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压缩氛围蓄能(CAES)体系综述
发表于:2019-06-29 14:24 分享至:

  肖定,王承民,衣涛,谢宁,史伟伟(上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240)smallCAESJmicroCAES:先容了一种新型的大局限蓄能技能一压缩氛围蓄能(CompressedAirEnergyStorage,CAE9,CAES体系相应快、容量大、本钱低、寿命长,逐渐成为了环球第二大蓄能技能。

  按照CAES体系的容量差异,将CAES体系分别为大型CAES、小型CAES和微型CAES 3种,并针对3种差异容量级的CAES,具体先容了其构成及近况,对技能特点与难点和应用规模及场景举办了说明与概述。对CAES体系的研究偏向与成长远景举办了瞻望。

  跟着我国经济的成长,电力需求不绝增进,大局限可再生能源的接入对电力体系的筹划、建树、调治运行以及节制方法运行提出了新的要求。在此基金项目:国度高技能研究成长打算项目(863打算)配景下,大局限蓄能技能的应用冲破了电力供需及时均衡的限定,蓄能技能能在负荷岑岭时发电,在负荷低谷时存储电能,不只进步了体系的机动性,有用低落昼夜峰谷差,还晋升了电网不变性、靠得住性和电能质量M.蓄能技能与可再生能源的团结应用,明显进步了可再生能源的操作率,同时,在分时段电价的机制下,蓄能技能也会带来明明的经济效益。

  差异的蓄能技能有差异的特点与特征,使它们的合用场景各不沟通。现有的蓄能技能首要包罗:电池蓄能、抽水蓄能、飞轮蓄能、CAES等。表1给出了各类蓄能方法的机能比拟A个中,电池蓄能技能简朴,易于把握,可是寿命短,不易接纳,对情形影响较大;抽水蓄能装机容量大,可到达GW级,运行本钱低,可是建树工期长,初期投资高,对情形粉碎较大;飞轮蓄能建树周期短,服从较高,可是投资较高,一连供电手段较弱,技能尚未成熟。CAES投资低,运行维护用度低,启动快,对情形污染较小,容量范畴广,相应敏捷,可以合用于多种情形,是除抽水蓄能外装机容量第二的大局限蓄能技能,具有光亮的成长远景。

  本文首要先容了CAES的成长与分类,针对差异容量的CAES体系的构成、技能特点与难点和应用规模及场景举办了总结与概述;并对CAES体系的研究偏向与成长远景举办了瞻望。

  1949年,德国初次提出CAES观念,即操作多余的电能驱动压缩机压缩氛围,将电能转化为机器能,最后转化为氛围的内能存储。在必要时,开释空76肖定,等:压缩氛围蓄能(CAES)体系综述V1.30No.l能量转换服从/存储容量/(MW-h)相应时刻/功率/MW电池蓄能抽水蓄能飞轮蓄能气的内能,使其转化为电能,给用户供电。

  成,总容量为290 MW.1991年,美国AlabamaElectricCooperative公司在阿拉巴马州的McIntosh建成天下上第2座CAES电站,其总容量为110 000个家庭持续供电26h.在建树35MW的CAES电站,以色列也在建树一个100MW、操作含水层窟窿储存的CAES电站。其他正在筹划或建树的CAES电站有:意大利的针对含水岩层的研究用25MW的CAES发电办法;以色列的研究用硬岩含水层3x100MW的CAES发电办法等。

  CAES电站的焦点技能为CAES体系,今朝为止,按照CAES体系所用技能的差异,可将CAES体系分为3个代。

  第一代:压缩氛围与燃料殽杂燃烧,进步燃料燃烧服从。德国Htmtorf电站回收的是第一代C AES体系。

  第二代:与第一代CAES体系相似,技能有所改造,服从更高,经济效益更好。美国McIntosh电站回收的是第二代CAES体系。

  第三代:压缩或膨胀进程绝热,发电进程不行使燃料,无尾气排放。CAES体系在压缩氛围进程中会储存热能,并在气体膨胀时给气体加热。第三代CAES体系今朝仍在研发阶段。

  按照CAES体系存储容量的差异,CAES体系可以分为3类大型CAES,单机容量为100 MW;勿小型CAES,单机容量为10 MW;多微型CAES,单机容量为10大型CAES存储局限在100MW级,凡是应用在CAES电站中,首要部件包罗压缩机、膨胀机、燃烧室、储气室、电念头/发电机以及节制体系及帮助装备。对付第三代大型CAES,即AA-CAES体系,回收储热器更换了燃烧室,停止了废弃污染情形。)压缩机。压缩机是CAES体系的焦点部件,其机能会对CAES体系的能量存储服从发生影响。尽量压缩氛围储能轮回与燃气轮机相同,可是燃气轮机的压缩机压比般小于20,而压缩氛围储能体系的压缩机压比则到达40~80,乃至更高。因此,大型压CAES电站的压缩机般回收轴流与离心压缩机构成多级压缩、级间和级后冷却的布局情势M.对基于涡旋机的CAES体系举办了动态仿真,仿真功效表白涡旋压缩机腔室间压差小,走漏消费小,全服从高,得当在CAES体系中应用。

  念膨胀机M.与压缩机相同,压缩氛围储能体系膨胀机的膨胀比也远远高于通例燃气轮机透平,因而一样平常回收多级膨胀加中间再热的情势。好比,Huntorf电站的膨胀机由两级组成,第一级从4.6MPa膨胀至1.1MPa,第二级则完全膨胀。因为压力过高,第级透平不能直策应用平凡燃气轮机透平,Htmtorf电站回收了改革过的蒸汽透平作为第级透平行使。