【壓縮機(jī)網(wǎng)】?jī)?chǔ)能技術(shù)解決的主要問(wèn)題有三個(gè)，即增強(qiáng)可再生能源的消納、提高電網(wǎng)性能、構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)。現(xiàn)在的儲(chǔ)能方式多種多樣，主要可分為物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能。其中，可以得到大規(guī)模應(yīng)用的是抽水蓄能、電池儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)能。抽水蓄能會(huì)受到地理?xiàng)l件和氣候的限制，需要具有一定高度的地勢(shì)差，而且在北方氣溫特別低的地區(qū)，冬天水可能會(huì)結(jié)冰。電池儲(chǔ)能發(fā)展的勢(shì)頭很好，但面臨的主要難題是安全性，壽命和環(huán)保問(wèn)題，未來(lái)將會(huì)受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)路線
壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)（compressed air energy storage），簡(jiǎn)稱CAES，是一種利用壓縮空氣來(lái)儲(chǔ)能的技術(shù)。其工作原理是，在用電低谷時(shí)段，利用電能將空氣壓縮至高壓并存于洞穴或壓力容器中，使電能轉(zhuǎn)化為空氣能存儲(chǔ)起來(lái)；在用電高峰時(shí)段，將高壓空氣從儲(chǔ)氣室釋放，進(jìn)入燃燒室燃燒利用燃料燃燒加熱升溫后，驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。
壓縮機(jī)：將空氣壓縮，將電能轉(zhuǎn)化為空氣內(nèi)能，空氣壓力可達(dá)70-100bar，溫度可達(dá)1000℃。
冷卻器：熱交換設(shè)備，用于存入壓力容器前的冷卻，防止空氣在壓力容器或洞穴中壓力減少。
壓力容器：存儲(chǔ)冷卻后的空氣，若采用洞穴存儲(chǔ)，則需要滿足耐壓程度較高、密封性較好的地質(zhì)條件。
回?zé)崞鳎簾峤粨Q設(shè)備或燃燒室，將空氣溫度提高至1000℃左右，使渦輪機(jī)持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，以便于提高渦輪機(jī)效率。
渦輪機(jī)：空氣通過(guò)渦輪機(jī)降壓，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
發(fā)電機(jī)：多為同步發(fā)電機(jī)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。
壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)多種多樣，主要可劃分為三種類型，即外熱源型、絕熱型和等溫型。外熱源型指的是壓縮熱由冷卻水帶走，透平進(jìn)氣靠外熱源預(yù)熱；絕熱型指的是壓縮熱由蓄熱介質(zhì)存儲(chǔ)，用于預(yù)熱透平進(jìn)氣，系統(tǒng)不用引入外熱源；等溫型是一種理想的形式，結(jié)合噴射水霧技術(shù)，實(shí)現(xiàn)近等溫壓縮和膨脹。目前等溫型的技術(shù)還不成熟。
它有兩條技術(shù)路線。一是壓縮空氣儲(chǔ)能，它的優(yōu)點(diǎn)就是發(fā)電功率比較大，但缺點(diǎn)就是儲(chǔ)能密度比較低，需要很大的空氣存儲(chǔ)空間，而且儲(chǔ)氣室壓力會(huì)產(chǎn)生很大波動(dòng)。二是液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)，它是把空氣液化，具有比較高的儲(chǔ)能密度，不受地理?xiàng)l件限制，可以實(shí)現(xiàn)液態(tài)空氣的低溫常壓存儲(chǔ)，壓力穩(wěn)定。壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的原理并不復(fù)雜，即在儲(chǔ)能階段，利用間歇性可再生能源或電網(wǎng)夜間低谷電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)壓縮空氣，將電能以高壓空氣的形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣室中，同時(shí)存儲(chǔ)壓縮熱；在釋能階段，高壓空氣經(jīng)過(guò)節(jié)流閥穩(wěn)壓后，通過(guò)不同預(yù)熱方式加熱，產(chǎn)生高壓高溫氣體驅(qū)動(dòng)空氣透平旋轉(zhuǎn)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電并網(wǎng)。
壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)
隨著儲(chǔ)能需求的不斷增長(zhǎng)，壓縮空氣儲(chǔ)能作為儲(chǔ)能量級(jí)唯一可與抽水蓄能相媲美的大規(guī)模儲(chǔ)能，技術(shù)正越來(lái)越受到青睞。其優(yōu)點(diǎn)如下：
● 快速啟動(dòng)時(shí)間（<15分鐘）
● 能量密度和功率密度較高
● 具備黑啟動(dòng)能力
● 日常運(yùn)營(yíng)成本低
● 地球表面的地下儲(chǔ)存空間大
● 設(shè)備的使用壽命長(zhǎng)，損耗低
● 壓縮空氣自放電率低
● 對(duì)于絕熱壓縮空氣其系統(tǒng)效率較高（70-75％），且不需要借助傳統(tǒng)化石能源加熱壓縮空氣，能夠真正做到碳中和。
壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)具有調(diào)頻（二次和三次調(diào)頻），電壓調(diào)節(jié)，峰值負(fù)載調(diào)節(jié)，負(fù)載平衡，靜止儲(chǔ)備，黑啟動(dòng)能力，未來(lái)應(yīng)用空間十分巨大，且該項(xiàng)技術(shù)有良好的區(qū)域相關(guān)性，在我國(guó)三北地區(qū)有巨大發(fā)展?jié)摿Γ瑫r(shí)可用于海上風(fēng)電儲(chǔ)能（北海鹽洞）。然而，壓縮空氣儲(chǔ)能但同時(shí)也受各方面因素約束，如：
● 投資成本高，投資回報(bào)長(zhǎng)（投資回報(bào)> 25年）
● 建成系統(tǒng)，必須滿足某些地質(zhì)條件（壓力密封洞穴），且鹽洞成本較高
● 對(duì)于絕熱系統(tǒng)，蓄熱器自放電率高
●對(duì)于非絕熱系統(tǒng)效率又比較低（<55％）
而且這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)不足，目前僅運(yùn)行兩個(gè)（較舊的）非絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目。分散存儲(chǔ)系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，在小規(guī)模儲(chǔ)能容量下，這項(xiàng)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力暫時(shí)不足以與其它技術(shù)相媲美。
除了上述因素，壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展了這么多年，最大的難題之一就是壓縮空氣的存儲(chǔ)技術(shù)。大功率儲(chǔ)能電站和電網(wǎng)結(jié)合的時(shí)候，壓縮空氣的存儲(chǔ)量是巨大的。壓縮空氣目前的主要存儲(chǔ)方式是采用地下的巖穴。巖穴的儲(chǔ)氣量大，但放氣過(guò)程中氣體壓力越來(lái)越低，為了保持恒定的壓力，需要采用節(jié)流閥來(lái)穩(wěn)壓。有的學(xué)者提出了恒壓存儲(chǔ)的方式，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尚無(wú)應(yīng)用。
此外傳統(tǒng)的空氣壓縮系統(tǒng)，系統(tǒng)效率僅為40%-55%，相比抽水蓄能的80%，效率較低。由其原理可以知道，壓縮空氣儲(chǔ)能很大一部分能量，在壓縮空氣過(guò)程中轉(zhuǎn)化為熱能，沒(méi)有得到有效利用，這是導(dǎo)致這項(xiàng)技術(shù)效率低下的重要原因。要想提高壓縮空氣系統(tǒng)效率，可以將壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量通過(guò)儲(chǔ)熱器存儲(chǔ)起來(lái)，待發(fā)電過(guò)程中用這部分熱量預(yù)熱壓縮空氣，可以達(dá)到回收熱量的目的，這一改進(jìn)技術(shù)，稱為絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)（AA-CAES）。目前這一系統(tǒng)仍未有實(shí)際示范項(xiàng)目投入運(yùn)行，該系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)是如何保證儲(chǔ)熱器的儲(chǔ)熱時(shí)常以及如何能做到更經(jīng)濟(jì)合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
為了解決空氣存儲(chǔ)的難題，很多學(xué)者提出低溫液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)，它本質(zhì)上是林德液化循環(huán)和朗肯動(dòng)力循環(huán)的結(jié)合。它的工作原理是在儲(chǔ)能階段，利用間歇性可再生能源或電網(wǎng)夜間低谷電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)壓縮空氣，高壓空氣經(jīng)蓄冷器預(yù)冷后節(jié)流液化，將電能以常壓低溫液態(tài)空氣形式儲(chǔ)存，同時(shí)存儲(chǔ)壓縮熱；在釋能階段，液態(tài)空氣經(jīng)低溫泵增壓后，通過(guò)蓄冷器儲(chǔ)存冷量并氣化，經(jīng)不同預(yù)熱方式加熱，產(chǎn)生高壓高溫氣體驅(qū)動(dòng)空氣透平旋轉(zhuǎn)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電并網(wǎng)。它的儲(chǔ)氣占地面積是空氣儲(chǔ)能的1/15，對(duì)儲(chǔ)能應(yīng)用的靈活性有很大的幫助。
世界第一座液態(tài)空氣儲(chǔ)能示范工程是英國(guó)的伯明翰大學(xué)和Highview公司完成的，裝機(jī)功率350kW/2.5 MWh，他們現(xiàn)在在建的是5MW時(shí)和15MWh的示范工程，規(guī)劃在英國(guó)做250MWh的系統(tǒng)。中國(guó)在廊坊園區(qū)建了100kW/100kWh的液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。
空氣儲(chǔ)能技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向可能是作為一個(gè)能源基站，吸收棄風(fēng)電，啟光伏電，低谷電和中低溫余熱，根據(jù)需求靈活地選擇把電反饋到電網(wǎng)中，還是提供冷、熱、氣。中科院在前期500kW壓縮空氣儲(chǔ)能和100 kW液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)的積累下，正在籌建10MW/100MWh的液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。未來(lái)在規(guī)劃一個(gè)百兆瓦級(jí)的液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)冷熱電三聯(lián)供。
壓縮空氣儲(chǔ)能案例
早在20世紀(jì)40年代，國(guó)外學(xué)者就提出了壓縮空氣儲(chǔ)能的概念，當(dāng)時(shí)儲(chǔ)能沒(méi)有那么大的需求，所以這個(gè)技術(shù)沒(méi)有得到快速的發(fā)展。到了20世紀(jì)60年代，由于大型核電和火電的興起，電網(wǎng)具有削峰填谷的需求，很多國(guó)家開始研發(fā)這種技術(shù)。1978年德國(guó)Huntorf建造了世界首座290MW的壓縮空氣儲(chǔ)能電站，1991年美國(guó)Mcintosh建造了世界第二座110MW的壓縮空氣儲(chǔ)能電站。2003年法國(guó)阿爾斯通公司為了避免化石燃料的使用，提出了先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過(guò)存儲(chǔ)高溫壓縮熱，實(shí)現(xiàn)了電能的綠色存儲(chǔ)。2010年美國(guó)ESPC公司提出燃?xì)廨啓C(jī)和壓縮空氣儲(chǔ)能聯(lián)合循環(huán)。
Huntorf是德國(guó)1978年投入商業(yè)運(yùn)行的電站，目前仍在運(yùn)行中，是世界上最大容量的壓縮空氣儲(chǔ)能電站。機(jī)組的壓縮機(jī)功率60MW，釋能輸出功率為290MW，最長(zhǎng)額定輸出時(shí)間為2小時(shí)。系統(tǒng)將壓縮空氣存儲(chǔ)在地下600m的廢棄礦洞中，礦洞總?cè)莘e達(dá)3.1×105m3，壓縮空氣的壓力最高可達(dá)10MPa。機(jī)組可連續(xù)充氣8h，連續(xù)發(fā)電2h。該電站在1979年至1991年期間共啟動(dòng)并網(wǎng)5000多次，平均啟動(dòng)可靠性97.6%。電站采用天然氣補(bǔ)燃方案，實(shí)際運(yùn)行效率約為42%，扣除補(bǔ)燃后的實(shí)際效率為19%。
美國(guó)Alabama州的McIntosh壓縮空氣儲(chǔ)能電站1991年投入商業(yè)運(yùn)行，是世界上第二座投入運(yùn)營(yíng)的商業(yè)壓縮空氣儲(chǔ)能電站。該系統(tǒng)壓縮機(jī)組功率為50MW，發(fā)電功率為110MW。儲(chǔ)氣洞穴在地下450m，總?cè)莘e為5.6×105m3，壓縮空氣儲(chǔ)氣壓力為7.5MPa。可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)41h空氣壓縮和26h發(fā)電，機(jī)組從啟動(dòng)到滿負(fù)荷約需9min。該電站由Alabama州電力公司的能源控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制。與Huntorf類似的是，仍然采用天然氣補(bǔ)燃，實(shí)際運(yùn)行效率約為54%，扣除補(bǔ)燃后的實(shí)際效率20%。
壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)路線
壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)（compressed air energy storage），簡(jiǎn)稱CAES，是一種利用壓縮空氣來(lái)儲(chǔ)能的技術(shù)。其工作原理是，在用電低谷時(shí)段，利用電能將空氣壓縮至高壓并存于洞穴或壓力容器中，使電能轉(zhuǎn)化為空氣能存儲(chǔ)起來(lái)；在用電高峰時(shí)段，將高壓空氣從儲(chǔ)氣室釋放，進(jìn)入燃燒室燃燒利用燃料燃燒加熱升溫后，驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。
壓縮機(jī)：將空氣壓縮，將電能轉(zhuǎn)化為空氣內(nèi)能，空氣壓力可達(dá)70-100bar，溫度可達(dá)1000℃。
冷卻器：熱交換設(shè)備，用于存入壓力容器前的冷卻，防止空氣在壓力容器或洞穴中壓力減少。
壓力容器：存儲(chǔ)冷卻后的空氣，若采用洞穴存儲(chǔ)，則需要滿足耐壓程度較高、密封性較好的地質(zhì)條件。
回?zé)崞鳎簾峤粨Q設(shè)備或燃燒室，將空氣溫度提高至1000℃左右，使渦輪機(jī)持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，以便于提高渦輪機(jī)效率。
渦輪機(jī)：空氣通過(guò)渦輪機(jī)降壓，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
發(fā)電機(jī)：多為同步發(fā)電機(jī)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。
壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)多種多樣，主要可劃分為三種類型，即外熱源型、絕熱型和等溫型。外熱源型指的是壓縮熱由冷卻水帶走，透平進(jìn)氣靠外熱源預(yù)熱；絕熱型指的是壓縮熱由蓄熱介質(zhì)存儲(chǔ)，用于預(yù)熱透平進(jìn)氣，系統(tǒng)不用引入外熱源；等溫型是一種理想的形式，結(jié)合噴射水霧技術(shù)，實(shí)現(xiàn)近等溫壓縮和膨脹。目前等溫型的技術(shù)還不成熟。
它有兩條技術(shù)路線。一是壓縮空氣儲(chǔ)能，它的優(yōu)點(diǎn)就是發(fā)電功率比較大，但缺點(diǎn)就是儲(chǔ)能密度比較低，需要很大的空氣存儲(chǔ)空間，而且儲(chǔ)氣室壓力會(huì)產(chǎn)生很大波動(dòng)。二是液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)，它是把空氣液化，具有比較高的儲(chǔ)能密度，不受地理?xiàng)l件限制，可以實(shí)現(xiàn)液態(tài)空氣的低溫常壓存儲(chǔ)，壓力穩(wěn)定。壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的原理并不復(fù)雜，即在儲(chǔ)能階段，利用間歇性可再生能源或電網(wǎng)夜間低谷電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)壓縮空氣，將電能以高壓空氣的形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣室中，同時(shí)存儲(chǔ)壓縮熱；在釋能階段，高壓空氣經(jīng)過(guò)節(jié)流閥穩(wěn)壓后，通過(guò)不同預(yù)熱方式加熱，產(chǎn)生高壓高溫氣體驅(qū)動(dòng)空氣透平旋轉(zhuǎn)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電并網(wǎng)。
壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)
隨著儲(chǔ)能需求的不斷增長(zhǎng)，壓縮空氣儲(chǔ)能作為儲(chǔ)能量級(jí)唯一可與抽水蓄能相媲美的大規(guī)模儲(chǔ)能，技術(shù)正越來(lái)越受到青睞。其優(yōu)點(diǎn)如下：
● 快速啟動(dòng)時(shí)間（<15分鐘）
● 能量密度和功率密度較高
● 具備黑啟動(dòng)能力
● 日常運(yùn)營(yíng)成本低
● 地球表面的地下儲(chǔ)存空間大
● 設(shè)備的使用壽命長(zhǎng)，損耗低
● 壓縮空氣自放電率低
● 對(duì)于絕熱壓縮空氣其系統(tǒng)效率較高（70-75％），且不需要借助傳統(tǒng)化石能源加熱壓縮空氣，能夠真正做到碳中和。
壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)具有調(diào)頻（二次和三次調(diào)頻），電壓調(diào)節(jié)，峰值負(fù)載調(diào)節(jié)，負(fù)載平衡，靜止儲(chǔ)備，黑啟動(dòng)能力，未來(lái)應(yīng)用空間十分巨大，且該項(xiàng)技術(shù)有良好的區(qū)域相關(guān)性，在我國(guó)三北地區(qū)有巨大發(fā)展?jié)摿Γ瑫r(shí)可用于海上風(fēng)電儲(chǔ)能（北海鹽洞）。然而，壓縮空氣儲(chǔ)能但同時(shí)也受各方面因素約束，如：
● 投資成本高，投資回報(bào)長(zhǎng)（投資回報(bào)> 25年）
● 建成系統(tǒng)，必須滿足某些地質(zhì)條件（壓力密封洞穴），且鹽洞成本較高
● 對(duì)于絕熱系統(tǒng)，蓄熱器自放電率高
●對(duì)于非絕熱系統(tǒng)效率又比較低（<55％）
而且這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)不足，目前僅運(yùn)行兩個(gè)（較舊的）非絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目。分散存儲(chǔ)系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，在小規(guī)模儲(chǔ)能容量下，這項(xiàng)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力暫時(shí)不足以與其它技術(shù)相媲美。
除了上述因素，壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展了這么多年，最大的難題之一就是壓縮空氣的存儲(chǔ)技術(shù)。大功率儲(chǔ)能電站和電網(wǎng)結(jié)合的時(shí)候，壓縮空氣的存儲(chǔ)量是巨大的。壓縮空氣目前的主要存儲(chǔ)方式是采用地下的巖穴。巖穴的儲(chǔ)氣量大，但放氣過(guò)程中氣體壓力越來(lái)越低，為了保持恒定的壓力，需要采用節(jié)流閥來(lái)穩(wěn)壓。有的學(xué)者提出了恒壓存儲(chǔ)的方式，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尚無(wú)應(yīng)用。
此外傳統(tǒng)的空氣壓縮系統(tǒng)，系統(tǒng)效率僅為40%-55%，相比抽水蓄能的80%，效率較低。由其原理可以知道，壓縮空氣儲(chǔ)能很大一部分能量，在壓縮空氣過(guò)程中轉(zhuǎn)化為熱能，沒(méi)有得到有效利用，這是導(dǎo)致這項(xiàng)技術(shù)效率低下的重要原因。要想提高壓縮空氣系統(tǒng)效率，可以將壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量通過(guò)儲(chǔ)熱器存儲(chǔ)起來(lái)，待發(fā)電過(guò)程中用這部分熱量預(yù)熱壓縮空氣，可以達(dá)到回收熱量的目的，這一改進(jìn)技術(shù)，稱為絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)（AA-CAES）。目前這一系統(tǒng)仍未有實(shí)際示范項(xiàng)目投入運(yùn)行，該系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)是如何保證儲(chǔ)熱器的儲(chǔ)熱時(shí)常以及如何能做到更經(jīng)濟(jì)合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
為了解決空氣存儲(chǔ)的難題，很多學(xué)者提出低溫液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)，它本質(zhì)上是林德液化循環(huán)和朗肯動(dòng)力循環(huán)的結(jié)合。它的工作原理是在儲(chǔ)能階段，利用間歇性可再生能源或電網(wǎng)夜間低谷電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)壓縮空氣，高壓空氣經(jīng)蓄冷器預(yù)冷后節(jié)流液化，將電能以常壓低溫液態(tài)空氣形式儲(chǔ)存，同時(shí)存儲(chǔ)壓縮熱；在釋能階段，液態(tài)空氣經(jīng)低溫泵增壓后，通過(guò)蓄冷器儲(chǔ)存冷量并氣化，經(jīng)不同預(yù)熱方式加熱，產(chǎn)生高壓高溫氣體驅(qū)動(dòng)空氣透平旋轉(zhuǎn)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電并網(wǎng)。它的儲(chǔ)氣占地面積是空氣儲(chǔ)能的1/15，對(duì)儲(chǔ)能應(yīng)用的靈活性有很大的幫助。
世界第一座液態(tài)空氣儲(chǔ)能示范工程是英國(guó)的伯明翰大學(xué)和Highview公司完成的，裝機(jī)功率350kW/2.5 MWh，他們現(xiàn)在在建的是5MW時(shí)和15MWh的示范工程，規(guī)劃在英國(guó)做250MWh的系統(tǒng)。中國(guó)在廊坊園區(qū)建了100kW/100kWh的液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。
空氣儲(chǔ)能技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向可能是作為一個(gè)能源基站，吸收棄風(fēng)電，啟光伏電，低谷電和中低溫余熱，根據(jù)需求靈活地選擇把電反饋到電網(wǎng)中，還是提供冷、熱、氣。中科院在前期500kW壓縮空氣儲(chǔ)能和100 kW液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)的積累下，正在籌建10MW/100MWh的液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。未來(lái)在規(guī)劃一個(gè)百兆瓦級(jí)的液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)冷熱電三聯(lián)供。
壓縮空氣儲(chǔ)能案例
早在20世紀(jì)40年代，國(guó)外學(xué)者就提出了壓縮空氣儲(chǔ)能的概念，當(dāng)時(shí)儲(chǔ)能沒(méi)有那么大的需求，所以這個(gè)技術(shù)沒(méi)有得到快速的發(fā)展。到了20世紀(jì)60年代，由于大型核電和火電的興起，電網(wǎng)具有削峰填谷的需求，很多國(guó)家開始研發(fā)這種技術(shù)。1978年德國(guó)Huntorf建造了世界首座290MW的壓縮空氣儲(chǔ)能電站，1991年美國(guó)Mcintosh建造了世界第二座110MW的壓縮空氣儲(chǔ)能電站。2003年法國(guó)阿爾斯通公司為了避免化石燃料的使用，提出了先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過(guò)存儲(chǔ)高溫壓縮熱，實(shí)現(xiàn)了電能的綠色存儲(chǔ)。2010年美國(guó)ESPC公司提出燃?xì)廨啓C(jī)和壓縮空氣儲(chǔ)能聯(lián)合循環(huán)。
Huntorf是德國(guó)1978年投入商業(yè)運(yùn)行的電站，目前仍在運(yùn)行中，是世界上最大容量的壓縮空氣儲(chǔ)能電站。機(jī)組的壓縮機(jī)功率60MW，釋能輸出功率為290MW，最長(zhǎng)額定輸出時(shí)間為2小時(shí)。系統(tǒng)將壓縮空氣存儲(chǔ)在地下600m的廢棄礦洞中，礦洞總?cè)莘e達(dá)3.1×105m3，壓縮空氣的壓力最高可達(dá)10MPa。機(jī)組可連續(xù)充氣8h，連續(xù)發(fā)電2h。該電站在1979年至1991年期間共啟動(dòng)并網(wǎng)5000多次，平均啟動(dòng)可靠性97.6%。電站采用天然氣補(bǔ)燃方案，實(shí)際運(yùn)行效率約為42%，扣除補(bǔ)燃后的實(shí)際效率為19%。
美國(guó)Alabama州的McIntosh壓縮空氣儲(chǔ)能電站1991年投入商業(yè)運(yùn)行，是世界上第二座投入運(yùn)營(yíng)的商業(yè)壓縮空氣儲(chǔ)能電站。該系統(tǒng)壓縮機(jī)組功率為50MW，發(fā)電功率為110MW。儲(chǔ)氣洞穴在地下450m，總?cè)莘e為5.6×105m3，壓縮空氣儲(chǔ)氣壓力為7.5MPa。可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)41h空氣壓縮和26h發(fā)電，機(jī)組從啟動(dòng)到滿負(fù)荷約需9min。該電站由Alabama州電力公司的能源控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制。與Huntorf類似的是，仍然采用天然氣補(bǔ)燃，實(shí)際運(yùn)行效率約為54%，扣除補(bǔ)燃后的實(shí)際效率20%。
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