鉅大LARGE | 點擊量：939次 | 2019年03月08日
CAES壓縮空氣儲能介紹
壓縮空氣蓄能方式的特點：
目前世界上存在的蓄能技術(shù)包括抽水蓄能，壓縮空氣蓄能，超導(dǎo)電磁蓄能，飛輪蓄能，高效電池蓄能，燃料電池蓄能等方式，與其他蓄能技術(shù)相比CAES具有如下優(yōu)缺點：
優(yōu)點：1投資少，運行維護費用低
2動態(tài)響應(yīng)快、運行方式靈活
3經(jīng)濟性能高、環(huán)境污染小
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
4占地面積小
缺點：遠離負荷中心，需要一定的地質(zhì)條件。
工作原理：
1、蓄能原理：壓縮空氣蓄能是利用電力系統(tǒng)負荷低谷時的剩余電量，由電動機帶動空氣壓縮機，將空氣壓入作為儲氣室的密閉大容量地下洞穴，即將不可儲存的電能轉(zhuǎn)化成可儲存的壓縮空氣的氣壓勢能并貯存于貯氣室中。當系統(tǒng)發(fā)電量不足時，將壓縮空氣經(jīng)換熱器與油或天然氣混合燃燒，導(dǎo)入燃氣輪機作功發(fā)電，滿足系統(tǒng)調(diào)峰需要。
2、CAES電站工作原理：壓氣機、電動機、貯氣室等組成的蓄能子系統(tǒng)中將電站低谷的低價電能通過壓縮空氣儲存在巖穴、廢棄礦井等儲氣室中，蓄能時通過聯(lián)軸器將電動機/發(fā)電機和壓氣機耦合，與燃氣輪機解耦合；電力系統(tǒng)峰荷時，利用壓縮空氣燃燒驅(qū)動燃氣輪機發(fā)電，燃氣輪機、燃燒室以及加熱器等即發(fā)電子系統(tǒng)，發(fā)電時電動/發(fā)電機與燃氣輪機耦合、與壓氣機解耦合。
壓縮空氣存儲空間：
1小/微型壓縮空氣蓄能電站：管道、大型罐子等壓力容器。
2大型壓縮空氣蓄能電站，三種存儲地點：地下鹽巖礦內(nèi)的巖洞、現(xiàn)存礦洞或挖掘成的巖石洞、地下含水的巖石層。
CAES蓄能熱力過程中能量的轉(zhuǎn)化：
1、理想轉(zhuǎn)化過程
壓氣機壓縮空氣蓄能過程當作絕熱過程，空氣當作理想氣體，則此過程可逆，壓縮過程中工質(zhì)的熵值為常數(shù)不變，因此理想絕熱壓縮過程為等熵壓縮過程。因為在實際應(yīng)用中，壓比高達70倍以上，最大溫度高達1000K以上，這對于存儲空間來說是不可接受的，因此必須把進入存儲空間之前的高壓、高溫氣體降溫，所釋放熱量可以被熱能存儲設(shè)備保存起來，在利用壓縮空氣發(fā)電時用來加熱壓縮空氣。氣體在理想過程中的T-S圖如下，其中1-2為等熵壓縮過程，2-3為等壓冷卻過程，冷卻到貯氣室溫度，3-4為等壓加熱過程，4-5為等熵膨脹過程。
1、實際轉(zhuǎn)化過程
實際過程與理想過程相比，主要有以下幾方面的差異：一是空氣在壓氣機中壓縮不是理想的等熵過程，它們與理想循環(huán)的差異分別用壓氣機效率來衡量；二是實際循環(huán)中工質(zhì)不再視為比熱不變的理想氣體，其比熱將隨溫度和組分的變化而改變；三是在工作的過程中進、排氣過程有壓損，儲氣室中有壓損。因此，整個系統(tǒng)的存儲效率在65%左右，最高可到70%。
CAES發(fā)電系統(tǒng)熱力過程：
1、理想熱力過程
在發(fā)電子系統(tǒng)中，包括三個熱力過程：
1）等壓加熱及燃燒過程：燃燒過程是在燃燒室中完成的，從儲氣室出來的高壓氣體吸收噴入燃燒室的燃料釋放的熱量，燃燒過程的結(jié)果是使工質(zhì)吸收了外界加入的熱量，而沒有與外界發(fā)生機械功的交換。
2）絕熱膨脹過程：此過程在透平中完成，過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)也將按絕熱過程的規(guī)律進行變化。
3）等壓放熱過程：透平出口空氣通過向大氣環(huán)境放熱來完成。
理想熱力過程可以用壓容圖（p-v）和溫熵圖（T-s）來表示，如下圖中2’-2-3，3-4，4-1曲線部分。
2、實際熱力過程
發(fā)電子系統(tǒng)實際熱力過程中，影響因素主要有燃燒室的燃燒效率，燃氣透平的等熵膨脹效率，還有反映流動過程壓力損失的性能參數(shù)（如燃燒室壓力損失系數(shù)）等。
CAES電站的發(fā)展趨勢：
1、改進燃氣輪機循環(huán)，應(yīng)用回?zé)峒夹g(shù)。
2、應(yīng)用聯(lián)合循環(huán)技術(shù)。
3、機組和電站的大型化、自動化。
4、用于分布式能量系統(tǒng)及熱、電、冷聯(lián)供，應(yīng)用微型、小型燃氣輪機組成的微型或小型CAES電站，可在投入較少的情況下，調(diào)節(jié)峰谷差，保證供電質(zhì)量。
5、進一步發(fā)展存儲空間。
