不用实体媒介,空气就能存储电?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-05
在现代社会,人们已经无法想象没有电的生活。随着光电和水电等可再生能源的开发和利用,全球各国正积极建设新型能源储存设备,以提高能源利用率,这已成为全球关注的首要问题。
将电存储在电池或水库中的方式大家已经很熟悉。那么,你听说过由中国首次建设并引起世界轰动的非补燃压缩空气储能电站吗?
电能目前是无法大规模储存的。以中国超过14亿的人口为例,全国用电量的庞大可想而知。在这种情况下,国家电网如何保证发电和用电的平衡呢?压缩空气储能技术的出现对我们意味着什么?
电网系统自身具有自我调节能力。电能的特性是消耗多少电能,电力系统就产生多少电能,整个电网系统始终处于动态平衡状态。
我国目前采用的自动调频技术,是通过安装在发电厂和调度中心的自动装置随系统频率变化自动增加或减少发电机的发电出力,以调节发电量和用电量的平衡,保持系统频率在较小的范围内波动。
例如:当许多用户在同一时间减少用电量,调频机组会立即响应,减轻发电负荷,以维持电网系统的合格电压和频率。
虽然电网的自动调节系统能够调节发电量和用电量之间的矛盾,但当发电量远超用电量时,能源浪费是不可避免的。
无论是常见的蓄电池组还是抽水蓄能型水电站,它们储存的电能相对于全国用电规模来说都是微不足道的。
我国抽水蓄能电站建设起步较晚,但由于后发优势,起点较高,近年建设的大型抽水蓄能电站技术已达到世界先进水平。
然而,即使是电力系统最可靠、最经济、寿命周期最长、容量最大的抽水蓄能也有其局限性。抽水蓄能是一种能量转换方式,利用未使用的电力将水从低位水库抽到高位水库,然后在用电高峰期,将高位水库的水释放到低位水库,利用水能推动发电机发电。
这种转换并不能实现百分之百的转换,其准确转化率只有约75%。虽然抽水蓄能水电站发电效率高、成本较低,但其建设受地理环境影响较大,需要丰富的水资源,存在局限性,不是想建就能建的。
电化学储能虽然转换速度快,但相关设备使用寿命短,不当使用可能对土壤造成污染。
压缩空气储能技术的出现将改变这一切!
与传统储能方式相比,压缩空气储能不需要建造能够承受高压的容器,工程建设成本较低。它对地理条件要求不高,发电成本低,储存量巨大。该技术省去了建设储存场所的高额费用,且由于位于地下,工程占地面积小、密封性强、储气压力高,其优势超过其他储能发电方式。
压缩空气储能电站不烧煤也不烧天然气,依靠压缩空气推动发电机旋转发电。它利用地下废弃的盐矿进行开发再利用,将盐穴作为理想的储能场所。
盐穴是地下盐层被开采后形成的空间,具有良好的密闭性和稳定性,一般用于储存石油、天然气及其产品,同时也是储存高压空气的理想场所。将高压气体储存其中,对腔体产生支撑力,不会导致地面塌陷等情况。
德国和美国是最早研究盐穴储能的国家,1978年投入运行的德国亨托夫电站是世界上第一座压缩空气储能电站;第二座是美国1991年投入商业运行的麦金托什电站。
在国内,2011年,清华大学的卢强开始研究盐穴储能技术。到2021年7月,国家电网公司设立重大科技专项,由清华大学牵头,联合中国电力科学研究院、中国科学院理化技术研究所开展大规模压缩空气储能发电系统关键技术研究,首期建设500kW非补燃式压缩空气储能示范项目。2013年取得技术进展,并在安徽芜湖大学科技园设立卢强院士工作站,开始建设试验电站。
2014年11月,世界第一台500kW非补燃CAES动态模拟系统(TICC-500)建成,成功实现百千瓦级的储能和发电,验证了技术方案的可行性和高效性。
2018年12月25日,国家级示范项目中盐金坛盐穴压缩空气储能完成200兆瓦盐穴储能中心建设,最终规模将达到1000兆瓦以上。发电年利用小时数约为1660小时,电换电效率为60%。发电全过程无燃料消耗。系统所有技术和设备均实现完全国产化。
2022年5月26日,空气储能国家试验示范项目、我国首个盐穴压缩空气储能电站在江苏金坛成功并网投运。该电站还首次实现了压缩空气零碳发电。
采用中科院工程热物理研究所研发的先进压缩空气储能系统,额定运行效率70%,设计寿命大于30年,是目前全球运行效率最高的压缩空气储能系统,处于国际领先水平。
空气压缩机的原理是将空气从大气压环境下的1个大气压压缩至140个大气压并送到地下盐穴,产生的热能存储在导热油管中持续8个小时,电站就完成了一个储能周期。
盐穴压缩空气储能电站高峰时放电,低谷时储能,有效避免电力系统“忙闲不均”,保障电力供应稳定性,这就相当于一个藏在地下的大型充电宝。该电站一个周期可存储30万度电,相当于六万居民一天的用电量。
全国首台套压缩空气储能电站项目运行平稳,电站的成功并网可以有效提升区域电网的调峰能力,同时还能促进电网消纳更多的风电、光伏等新能源,对于实现“双碳”目标具有划时代的示范引领意义,成为推动中国可持续发展的有力支撑!

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