365在线体育投注
您当前的位置:首页 > 资讯中心 > 技术资讯 >
技术资讯
新型压缩空气储能技术研发进展

2018-12-12 16:03:56

为解决传统压缩空气储能的技术瓶颈问题,近年来,国内外学者开展了新型压缩空气储能技术研发工作,包括绝热压缩空气储能、蓄热式压缩空气储能及等温压缩空气储能(不使用燃料)、液态空气储能(不使用大型储气室)、超临界压缩空气储能(不使用大型储气室、不使用燃料)等。

 

绝热式压缩空气储能

 

绝热式压缩空气储能技术通过储热装置回收压缩热并储存,使压缩及膨胀过程近似于绝热过程,不必燃烧化石燃料,并且能保持较高的储能密度及效率。其工作原理为:储能时,通过压缩机将空气压缩至高温高压状态后,通过储热系统将压缩热储存,空气降温并储存在储罐中。释能时,将高压空气释放,利用储存的压缩热使空气升温,由高温高压空气推动膨胀机做功发电。

 

该系统回收了压缩热并且再利用,使系统效率得到了较大提高,同时去除了燃烧室,实现了零排放。但由于压缩机级间不回收热量、冷却空气,故压缩过程能耗较高。由于压缩机出口的空气温度高,对设备材料要求高。

 

德国RWE Power公司于2010年启动ADELE项目,设计储热温度600℃,设计储气压力100bar,理论设计效率可达70%,该项目一直处于论证阶段。

 

蓄热式压缩空气储能

 

蓄热式压缩空气储能又被称作先进绝热压缩空气储能,其原理同绝热压缩空气储能类似,区别在于该系统在压缩过程级间换热及储热,绝热压缩空气储能在全部压缩过程结束后储热。相较于绝热压缩空气储能,蓄热式压缩空气储能系统的储热温度及储能密度较低,但其压缩机耗能减小,且对于压缩机材料要求不高。该系统缺点在于增加了多级换热及储热,系统初投资有所增加。

 

中国科学院工程热物理研究所于2013年在廊坊建成国内首套1.5MW蓄热式压缩空气储能示范系统,于2016年在贵州毕节建成国际首套10MW示范系统,效率达60.2%,是全球目前效率最高的压缩空气储能系统。

 

等温压缩空气储能

 

等温压缩空气储能系统是指通过一定措施(如活塞、喷淋、底部注气等),通过比热容大的液体(水或者油)提供近似恒定的温度环境,增大气液接触面积和接触时间,使空气在压缩和膨胀过程中无限接近于等温过程,将热损失降到最低,从而提高系统效率,其理论效率可达70%以上。此外,该技术不必提供外部热源,还可以减少部件的热应力。但该系统也存在一定问题,在压缩过程中,部分空气溶解于水中而没有存储到储气罐,造成部分能量损失。

 

美国SustainX公司于2013年在美国New Hampshire州建成1.5MW/1.5MWh的示范系统。美国General Compression公司于2012年在美国Texas州建成2MW/500MWh示范系统。目前,上述两家公司已经合并成立GCX能源公司,继续开展压缩空气储能技术开发工作。美国的Lightsail公司也开展等温压缩空气储能研发,目前正在加拿大Nova Scotia省建设500kW/3MWh示范项目。

 

液态空气储能

 

液态压缩空气储能是将电能转化为液态空气的内能以实现能量存储的技术。储能时,利用富余电能驱动电动机将空气压缩、冷却、液化后注入低温储罐储存;发电时,液态空气从储罐中引出,加压后送入蓄冷装置将冷量储存并使空气升温气化,高压气态空气通过换热器进一步升温后进入膨胀机做功发电。由于液态空气的密度远大于气态空气,其储气室容积可减少约20倍,大幅压缩系统占地面积,综合成本有下降的空间。但由于系统增加液化冷却和气化加热过程,增加了额外损耗。

 

英国Highview储能公司于2010年建成350kW/2.5MWh液态空气储能示范系统并成功投运,目前正在开展5MW/15MWh示范电站建设。中科院工程热物理所于2013年在廊坊建成1.5MW液态空气储能示范系统。其余机构如中科院理化技术研究所、智能电网研究院、东南大学、昆明理工大学等也开展了相关理论及实验研究。

 

超临界压缩空气储能

 

2009年,中科院工程热物理所在国际上原创性地提出超临界压缩空气储能技术。该技术利用超临界状态下的流体兼有液体和气体的双重优点,比如接近液体的较高的密度、比热容和溶解度,良好的传热传质特性;同时也具有类似气体的粘度小、扩散系数大、渗透性好、互溶性强等优点。

 

其工作原理是:1)储能过程,利用富余电能通过压缩机将空气压缩到超临界状态,通过储热系统回收压缩热后,利用储冷系统存储的冷能将空气冷却液化,并储于低温储罐中;2)释能过程,液态空气加压后,通过储冷系统将冷量储存,空气吸热至超临界状态,并吸收储热系统储存的压缩热使空气进一步升温,通过膨胀机驱动电机发电。

 

目前,该技术为中科院工程热物理所的专利技术。中科院工程热物理所于2011年在北京建成15kW原理样机,并于2013年在廊坊建成1.5MW示范系统,系统效率达52.1%。目前,10MW级示范项目正在建设中。

 

水下压缩空气储能

 

水下压缩空气储能属于等压压缩空气储能的一种,该技术将压缩空气存储在水下(如海底和湖底),利用水的静压特性保持储气的压力恒定,保证压缩机出口及膨胀机入口压力恒定,从而使压缩机和膨胀机始终工作在额定工况附近,不需要通过减压阀进行压力调整,减少能量损耗,提高系统效率。该系统不需要在储气空间保持一定的最小气压,使得空气压缩能可利用比率更高。此外,该系统安全性相对较高,即使发生失效事故,造成的破坏与危害也较小。

 

加拿大Hydrostor公司于2015年建成660kW实验系统。英国诺丁汉大学研制了1.8米和直径5米的储气包,并进行了实验研究。其余如美国加州大学、佛罗里达大学、北卡罗来纳大学、麻省理工大学、我国的中科院工程热物理所、华北电力大学都进行了理论及实验研究,目前尚无大规模示范项目建成。

 

外部热源补热类压缩空气储能

 

压缩空气储能系统可以利用外界热源来提升空气做功发电能力,提高系统整体效率。其可利用的热源包括太阳能热利用,工业企业如冶金、化工、水泥、玻璃等行业的余热废热,核电等发电厂的余热,生物质制取的沼气、合成气等。

 

目前,应用较广泛的是太阳能补热型压缩空气储能系统,该系统是利用太阳集热装置聚光形成温度可达500℃以上的高温热源对压缩空气进行补热升温后,再推动透平膨胀做功,从而提高系统运行效率的储能系统。

 

美国普渡大学、英国华威大学、英国诺丁汉大学、伊朗德黑兰大学、中科院工程热物理所、清华大学、华南理工大学等机构也开展了相关研究。

 

(来源:中能网)

上一篇:锅炉运行注意了!这节能改造技术一定要搞明白 下一篇:2019,俄罗斯“不计成本”建设天然气管道
365在线体育投注|365bet体育在线世界杯|联系我们
Copyright 2015 365在线体育投注_365体育投注是真的_365bet体育在线世界杯 版权所有 冀ICP备15028331号
网站制作:领行网络
在线
申请
官方微信