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储能对风电消纳能力提升的意义

储能的作用在于「消峰填谷」,对风电消纳能力提升具有重要的意义。

  作为风电从业者应该了解储能系统,未来储能系统的作用必将随着技术的进步发挥出来。

  今天我们从压缩空气储能系统开始,Compressed air energy storage (CAES) 是压缩空气储能系统的英文说法,如果你要查文献,可以用这个词组来查。

  上图是一个典型 CAES 的原理示意图。其中,

  C—Compressor, 压缩机

  T—Turbine, 透平,类似火电机组里的汽轮机

  G—Generator, 发电机

  M—Motor, 马达,电动机

  R—Reservoir, 储液槽

  H—Thermal storage,热存储

  整个 CAES 过程是电能驱动电机压缩空气,空气因压缩而产生热量被储存,用能时用热量驱动透平带动发电机发电。

  我们看到,整个过程最关键的环节就是对「热」的控制和处理,目前在储能系统工作过程对热的处理有三种方式:绝热、非绝热和恒温。

  绝热是一种很理想的方式,截至2015年没有规模化的应用案例。绝热存储的理论效率接近100%,如果绝缘性能完美的话,但实际上往返效率预计为70%。

  非绝热的方式是目前唯一实现商业化应用的类型。这种方式里,为了提高转换效率,需要加入一个再加热的过程。而这一过程需要消耗其他的化学燃料才能完成。

  除了转换过程,CAES 另外一个重要问题就是存储。也就是空气被压缩后的存储方式,目前分两种:恒温存储 和 恒压存储。

  值得一提的是,大型储能系统,通常会借用自然条件,比如矿山洞穴等。

  工程案例:

  德国Huntorf工厂(290兆瓦)非绝热。能量为580 MWh,效率为42%。[21]

  McIntosh工厂位于美国阿拉巴马州(110兆瓦)的非洲。能源2,860 MWh,效率54%。

  2009年11月 – 美国能源部通过在加利福尼亚州克恩县贝克斯菲尔德附近开发的盐水多孔岩层,为300兆瓦,3.56亿美元太平洋天然气和电力公司装置的第一阶段拨款2490万美元配套资金。该项目的目标是建立和验证先进的设计。

  2010年12月 – 美国能源部提供2940万美元的资金,用于开展由Iberdrola USA在纽约沃特金斯格伦开发的150兆瓦盐基CAES项目的初步工作。目标是结合智能电网技术来平衡可再生间歇能源。

  2013年 – 第一个绝热CAES项目,一个名为ADELE的200兆瓦设施,计划在德国建设。该项目至少在2016年之前被推迟了。

  2017年(预计) – Storelectric有限公司计划在英国柴郡建设一座40兆瓦的100%可再生能源试验工厂,其存储容量为800兆瓦时。 “这将是迄今为止建造的任何100%可再生能源CAES的20倍,这代表了存储行业的一个步骤变化。”根据他们的网站。

  2020年(预计) – Apex计划在2016年将德克萨斯州安德森县的CAES工厂投入使用。[26]该项目已推迟,直到2020年夏天才会投入运营。

  北爱尔兰拉恩 – 一个330兆瓦的CAES项目解决方案 – 在盐矿中开采两个洞穴,由欧盟支持9000万欧元。

  欧盟资助的奥地利RICAS 2020(绝热)项目使用碎石来压缩压缩过程中的热量,以提高效率。该系统预计将达到70-80%的效率。

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