Технология хранения энергии сжатого воздуха

Сжатый воздух накопитель энергии использует избыток электроэнергии энергосистемы в период низкой нагрузки. Воздушный компрессор приводится в движение электродвигателем и сжимает воздух в закрытую подземную пещеру большой емкости, служащую камерой хранения газа. Это также может быть заброшенная шахта, затонувший подводный бензобак, пещера, устаревшая нефтяная и газовая скважина или недавно построенная скважина для хранения газа. Когда энергосистема вырабатывает недостаточно электроэнергии, сжатый воздух смешивается с нефтью или природным газом через теплообменник и сжигается, а затем подается в турбину для выработки электроэнергии.

Система CAES в основном включает в себя ключевые компоненты, такие как генераторы, компрессоры, камеры сгорания, камеры хранения газа, детандеры и электродвигатели, и разделена на два процесса: накопление энергии и высвобождение энергии. В процессе накопления энергии возобновляемая энергия, такая как энергия ветра и фотоэлектрическая энергия, используется для привода компрессора для сжатия воздуха и хранения воздуха под высоким давлением в камере хранения газа; В процессе высвобождения энергии воздух под высоким давлением в камере хранения газа приводит в действие расширитель для выработки электроэнергии.

Хранение энергии сжатого воздуха можно разделить на два основных рабочих процесса: накопление энергии и высвобождение энергии:

При накоплении энергии двигатель приводит в действие компрессор, который поглощает воздух из окружающей среды, сжимает его до состояния высокого давления и сохраняет в устройстве хранения газа. В этом процессе электрическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию сжатого воздуха.

При высвобождении энергии сжатый воздух, хранящийся в устройстве хранения газа, поступает в воздушную турбину для расширения и выработки электроэнергии. В этом процессе внутренняя энергия и потенциальная энергия, содержащаяся в сжатом воздухе, преобразуются обратно в электрическую энергию.

Роль накопителя энергии сжатого воздуха

1. Высокомощное хранилище энергии.

Мощность одного агрегата может достигать сотен мегаватт, причем мощность можно регулировать в режиме реального времени во время реальной эксплуатации.

2. Долгосрочное хранение энергии

Можно обеспечить долгосрочное накопление энергии для ежедневного, еженедельного или даже сезонного планирования.

3. Долгосрочный источник питания

Долгосрочное электропитание может быть достигнуто путем регулировки выходной мощности.

4.Мульти-накопитель энергии и мульти-энергоснабжение.

Возможности хранения и поставок мультиэнергии могут быть объединены с солнечными тепловыми, геотермальными и промышленными отходами тепла в качестве энергетического центра для экологически чистых энергетических систем.

Классификация энергоаккумуляторов сжатого воздуха и технический маршрут Классификация энергоаккумуляторов сжатого воздуха

1.Дополнительное хранилище энергии сжатого воздуха для сжигания.

Принцип работы:

В соответствии с газовым энергетическим циклом перед детандером системы хранения энергии сжатого воздуха устанавливается горелка, а природный газ и другие виды топлива смешиваются со сжатым воздухом для сгорания, чтобы повысить температуру воздуха на впуске детандера воздушной турбины.

Технические характеристики

Простая конструкция, высокая техническая зрелость, надежная работа оборудования, низкие инвестиционные затраты, длительный срок службы и характеристики быстрого реагирования, аналогичные газовым электростанциям;

В нынешних условиях энергичного развития зеленой энергетики и контроля выбросов углекислого газа выбросы углекислого газа стали ее самым большим недостатком.

2. Адиабатический аккумулятор энергии сжатого воздуха.

Принцип работы

За счет увеличения степени одноступенчатого сжатия компрессора получается и сохраняется более высокий уровень сжатой тепловой энергии; В процессе высвобождения энергии накопленное тепло сжатия используется для нагрева воздуха на входе в детандер турбины для накопления энергии сжатого воздуха без необходимости пополнения топлива. В зависимости от различных температур хранения тепла его можно разделить на два технических маршрута: высокотемпературный (> 400 ℃) и среднетемпературный (<400℃).

Технические характеристики

Высокотемпературное адиабатическое хранение энергии на основе сжатого воздуха имеет технические узкие места в технологиях сверхвысокотемпературного сжатия и высокотемпературного хранения твердого тепла, что затрудняет их достижение;

Ключевое оборудование среднетемпературного адиабатического хранения энергии на сжатом воздухе имеет отработанную технологию, разумную стоимость, высокую стабильность и управляемость системы, а также возможность хранения и подачи нескольких энергий, что легко реализовать в инженерных целях.

3. Изотермическое хранилище энергии сжатого воздуха.

Принцип работы

Сжатие и расширение воздуха достигается с помощью квазиизотермического процесса. В процессе сжатия тепло сжатия и потенциальная энергия давления разделяются в реальном времени, поэтому сжатый воздух не испытывает большого повышения температуры; Во время процесса расширения накопленное тепло сжатия передается обратно сжатому воздуху в режиме реального времени, поэтому сжатый воздух не испытывает большого перепада температуры.

Технические характеристики

Преимуществами изотермического накопления энергии на сжатом воздухе являются простая структура системы и низкие рабочие параметры, но его установленная мощность, как правило, невелика, эффективность накопления энергии низкая, а процесс изотермического сжатия и процесс расширения трудно осуществить. Он подходит только для сценариев хранения энергии небольшой мощности.

4. Композитный недополнительный аккумулятор энергии на основе сжатого воздуха.

Принцип работы

Солнечная тепловая энергия, геотермальная энергия и промышленное отходящее тепло могут удовлетворить потребности в отоплении системы хранения энергии сжатого воздуха во время процесса расширения. Эта система, которая реализует недополнительное хранение энергии сжатого воздуха посредством комбинации нескольких энергетических систем, называется составной системой хранения энергии сжатого воздуха, и ее принцип работы аналогичен принципу адиабатического хранения энергии сжатого воздуха.

Технические характеристики

Композитная система хранения энергии на основе сжатого воздуха обладает высокой способностью к хранению нескольких энергий и поставке нескольких энергий, что позволяет осуществлять хранение, преобразование и использование различных форм энергии, удовлетворять различные формы спроса на энергию и повышать комплексную эффективность использования энергии. Энергия системы.

5. Глубокое хранение энергии на сжиженном воздухе.

Принцип работы

Глубокое хранение энергии сжиженного воздуха аналогично адиабатическому хранению энергии сжатого воздуха с точки зрения сжатия, расширения и хранения тепла. Разница в том, что к хранению энергии в жидком воздухе добавляется система холодного хранения, которая включает в себя охлаждение, сжижение, сепарацию, хранение воздуха при хранении энергии и газификацию воздуха при высвобождении энергии.

Технические характеристики

Самым большим преимуществом является то, что воздух хранится в жидкой форме при нормальном давлении, с высокой плотностью хранения энергии, что позволяет значительно уменьшить объем системы хранения газа и снизить зависимость электростанции от условий местности. Однако из-за добавления системы холодного хранения структура системы усложняется.