Технология за съхранение на енергия със сгъстен въздух

Въздух под налягане съхранение на енергия използва излишната електроенергия на електроенергийната система по време на периода на ниско натоварване. Въздушният компресор се задвижва от електрически мотор, за да компресира въздуха в затворена подземна пещера с голям капацитет като камера за съхранение на газ. Това може да бъде и изоставена мина, потънал резервоар за газ на подводница, пещера, изтекъл кладенец за нефт и газ или новопостроен кладенец за съхранение на газ. Когато енергийната система генерира недостатъчно електричество, сгъстеният въздух се смесва с нефт или природен газ през топлообменник и се изгаря, след което се въвежда в турбината за генериране на електричество.

Системата CAES включва главно ключови компоненти като генератори, компресори, горивни камери, камери за съхранение на газ, разширители и електрически двигатели и е разделена на два процеса: съхранение на енергия и освобождаване на енергия. В процеса на съхранение на енергия, възобновяема енергия като вятърна енергия и фотоволтаична енергия се използва за задвижване на компресора за компресиране на въздух и съхраняване на въздух под високо налягане в камерата за съхранение на газ; в процеса на освобождаване на енергия, въздухът под високо налягане в камерата за съхранение на газ задвижва разширителя за генериране на електричество.

Съхранението на енергия със сгъстен въздух може да се раздели основно на два основни работни процеса: съхранение на енергия и освобождаване на енергия:

Когато съхранява енергия, моторът задвижва компресора да абсорбира въздух от околната среда, да го компресира до състояние на високо налягане и да го съхранява в устройството за съхранение на газ. При този процес електрическата енергия се преобразува във вътрешната енергия на сгъстения въздух.

Когато освобождава енергия, сгъстеният въздух, съхраняван в устройството за съхранение на газ, влиза във въздушната турбина, за да се разшири и генерира електричество. Вътрешната енергия и потенциалната енергия, съдържащи се в сгъстения въздух, се преобразуват обратно в електрическа енергия в този процес.

Ролята на съхранението на енергия със сгъстен въздух

1. Съхранение на енергия с висока мощност

Мощността на отделно устройство може да достигне стотици мегавати, като мощността може да се регулира в реално време по време на реална работа.

2. Дългосрочно съхранение на енергия

Може да се постигне дългосрочно съхранение на енергия за ежедневно, седмично или дори сезонно планиране.

3.Дългосрочно захранване

Дългосрочно захранване може да се постигне чрез регулиране на изходната мощност.

4. Мулти-енергийно съхранение и мулти-енергийно захранване

Възможностите за съхранение и доставка на много енергия могат да се комбинират със слънчева термална, геотермална и промишлена отпадна топлина като енергиен център за системи за чиста енергия.

Класификация за съхранение на енергия на сгъстен въздух и технически маршрут Класификация на съхранение на енергия на сгъстен въздух

1. Допълнително съхранение на енергия със сгъстен въздух при горене

Принцип на работа:

Въз основа на газовия енергиен цикъл, горелка е поставена пред разширителя на системата за съхранение на енергия със сгъстен въздух и природният газ и други горива се смесват със сгъстен въздух за изгаряне, за да се повиши температурата на входящия въздух на разширителя на въздушната турбина.

Технически характеристики

Проста структура, висока техническа зрялост, надеждна работа на оборудването, ниски инвестиционни разходи, дълъг експлоатационен живот и характеристики на бърза реакция, подобни на газовите електроцентрали;

В настоящия контекст на енергично развиваща се зелена енергия и контролиране на въглеродните емисии, въглеродните емисии се превърнаха в най-големия недостатък.

2.Адиабатно съхранение на енергия от сгъстен въздух

Принцип на работа

Чрез увеличаване на коефициента на едностепенна компресия на компресора се получава и съхранява по-висока степен на компресирана топлинна енергия; по време на процеса на освобождаване на енергия, съхранената компресионна топлина се използва за загряване на входящия въздух на разширителя на турбината, за да се постигне съхранение на енергия от сгъстен въздух без необходимост от попълване на гориво. Според различните температури на съхранение на топлина, тя може да бъде разделена на два технически маршрута: висока температура (>400 ℃) и средна температура (<400 ℃).

Технически характеристики

Високотемпературното адиабатно съхранение на енергия със сгъстен въздух има технически затруднения в технологиите за компресиране при ултрависока температура и високотемпературно съхранение на твърда топлина, което ги прави трудни за постигане;

Ключовото оборудване за среднотемпературно адиабатно съхранение на енергия под сгъстен въздух има зряла технология, разумна цена, силна системна стабилност и управляемост, както и способността за многоенергийно съхранение и многоенергийно захранване, което е лесно за реализиране инженерно приложение.

3. Изотермично съхранение на енергия под сгъстен въздух

Принцип на работа

Компресията и разширението на въздуха се постигат чрез квазиизотермичен процес. По време на процеса на компресиране топлината на компресията и потенциалната енергия на налягането се разделят в реално време, така че сгъстеният въздух да не претърпи голямо повишаване на температурата; по време на процеса на разширение, съхранената компресионна топлина се подава обратно към сгъстения въздух в реално време, така че сгъстеният въздух да не претърпи голям спад на температурата.

Технически характеристики

Предимствата на изотермичното съхранение на енергия под сгъстен въздух са проста структура на системата и ниски работни параметри, но неговата инсталирана мощност обикновено е малка, ефективността на съхранение на енергия е ниска и процесът на изотермично компресиране и процесът на разширяване са трудни за постигане. Подходящ е само за сценарии за съхранение на енергия с малък капацитет.

4.Композитно недопълнително съхранение на енергия от сгъстен въздух

Принцип на работа

Слънчевата топлинна енергия, геотермалната енергия и промишлената отпадна топлина могат да отговорят на нуждите от отопление на системата за съхранение на енергия със сгъстен въздух по време на процеса на разширяване. Тази система, която реализира недопълнително съхранение на енергия от сгъстен въздух чрез комбинация от множество енергийни системи, се нарича комбинирана система за съхранение на енергия от сгъстен въздух и нейният принцип на работа е подобен на този на адиабатното съхранение на енергия от сгъстен въздух.

Технически характеристики

Композитната система за съхранение на енергия със сгъстен въздух има силна способност за съхранение на много енергия и доставка на много енергия, която може да реализира съхранението, преобразуването и използването на различни форми на енергия, да отговори на различни форми на търсене на енергия и да подобри цялостната ефективност на използване на системна енергия.

5. Дълбоко студено съхранение на енергия от втечнен въздух

Принцип на работа

Дълбоко студеното съхранение на енергия от втечнен въздух е подобно на адиабатното съхранение на енергия от сгъстен въздух по отношение на компресия, разширение и съхранение на топлина. Разликата е, че съхранението на енергия в течен въздух добавя система за студено съхранение, която включва охлаждане, втечняване, разделяне, съхранение на въздух по време на съхранение на енергия и газификация на въздух по време на освобождаване на енергия.

Технически характеристики

Най-голямото предимство е, че въздухът се съхранява в течна форма при нормално налягане, с висока плътност на съхранение на енергия, което може значително да намали обема на системата за съхранение на газ и да намали зависимостта на електроцентралата от условията на терена. Въпреки това, поради добавянето на система за хладилно съхранение, структурата на системата е по-сложна.