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零排放压缩空气储能技术与案例


核心技术

零排放压缩空气储能技术简介:

压缩空气储能,是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气,在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。形式主要有,传统压缩空气储能系统、带储热装置的压缩空气储能系统、液气压缩储能系统。

发展零排放压缩空气储能技术的必要性

1.环境问题驱动下的政策利好,使得可再生能源是我国能源发展的必然方向。

2.如何解决可再生能源发展过程中的弃风弃光问题,是大规模可再生能源并网消纳的关键。

3.压缩空气储能技术对清洁能源的大规模接入和消纳有重要作用。

零排放压缩空气储能技术优势

压缩空气储能具有投资少、运行维护费用低、动态响应快、经济性高、占地面积小、建设限制条件少,环境友好,综合效率高等优点。具体优势如下:

1.储能密度大。根据理论计算,体积为1m3、温度为300 K(约27 ℃)、压力为40 MPa的压缩空气,可存储能量154.9兆焦,相当于43.02度电能。

2.储能效率高。根据系统容量及配置方式的不同,该压缩空气储能系统效率可以达到40%-70%,其效率近乎与抽水蓄能相媲美。

3.关键设备制造技术成熟。从工艺上讲,该系统的关键设备诸如空气压缩机、高压储气罐、空气透平等,均有成熟的制造工艺,设备国产化率可达100%。

4.系统总体寿命长。该系统关键设备工作寿命不低于40年,为蓄电池寿命的13倍。

5.天然的冷热电三联供系统。该系统在实现零碳排发电的同时,还可以利用压缩和膨胀过程中产生的热和冷来供暖和供冷。

6.不受地理条件限制;抽水蓄能要求具备合适的地理条件及水资源条件,项目建设局限性较大。非补燃压缩空气储能技术凭借先进的技术路线,不受限于地理条件限制,建设用地条件宽泛。

7.无资源约束,工作介质为空气;技术路线为将弃风弃光弃水等低品位电量驱动空气压缩机,将空气压缩至10MPa,工作介质为空气,不受资源限制。

8.环境友好;电池储能使用寿命一般为3-5年,储能电池寿命完结后固体废弃物处理问题仍是现阶段存在的较大问题,电池固废对环境污染。

工程案例

大同市云冈矿煤矿巷道压缩空气储能电站项目

大同市云冈矿煤矿巷道压缩空气储能电站项目规模100MW,一期建设60MW。项目建成后,按每天充放循环一次,年发电利用小时数约1328小时,年发电量约1.3亿度电。可实现平滑风电、光伏出力曲线,形成具备自我削峰填谷能力、稳定输出的电网友好型电源。并且储能系统工作产生热量,可供100万平米居民供暖以及300万m3冷库群,用以农产品等保鲜。云冈矿井主要巷道总长度7500 米,巷道平均宽4.5米,高3.0-3.2米,可用容积大约90000立方米。

煤矿巷道储能系统原理

储能时,电能驱动压缩机生产高温高压压缩空气,其中热能通过换热存储在蓄热器中,压缩空气存储在煤矿巷道中;释能时,将煤矿巷道中存储的压缩空气释放,蓄热器存储的热能经换热器将其加热至高温后进入膨胀机膨胀做功,驱动发电机输出电能。项目示意图如下:

青海大学100KW光热复合的压缩空气储能系统

采用空气透平直联高速发电机,通过先进的电力电子技术,实现调频、调压及精确快速响应控制,储能效率可达50%以上。

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