压缩空气储能技术综述-第3页-北极星储能网

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3.3外来热源的带绝热压缩空气储能

此类压缩空气储能是通过存储外来热源代替燃料燃烧加热。外来热源可以是太阳能热能、电力、化工、水泥等行业的余热废热等。目前应用最广泛是太阳能热能，太阳能热利用是一种最现实、最有前景、最能够有份额的替代化石能源消耗的太阳能利用方式，通过太阳集热器可以获得550℃以上的高温，但由于太阳能的间歇性和不稳定性，储热装置在太阳能热利用系统中具有先天的需求。

在储能过程中，电动机带动压缩机，压缩成高压空气存于储气装置中，外来热源热能存储在储热装置中。在释能过程中，利用存储的外来热源热能加热压缩空气，驱动透平带动发电机输出电能(见图10)。

3.4压缩热源的带绝热压缩空气储能

压缩空气储能系统中空气的压缩过程接近绝热过程，产生大量的压缩热。如在理想状态下，压缩空气至10MPa，能够产生650℃的高温。

在储能过程中，压缩热源的带绝热压缩空气储能将空气压缩过程中的压缩热存储在储热装置中，高压空气存于储气装置中。在释能过程中，利用存储的压缩热能加热压缩空气，然后驱动涡轮做功(见图11)。与非绝热压缩空气储能相比较，综合效率最高可达到70%。同时，此系统中压气机的出口会达到650°C的高温，增加了对压气机耐热材料的要求。系统虽然去除了燃烧室，但是增加了储热装置，会带来管道和阀门数量的增加与储气装置体积过大的问题。

4压缩空气储能的耦合利用方式

传统的压缩空气储能主要通过透平直接发电。为了提高系统工作方式的灵活性，改善系统的效率和适应特殊用途等，逐步出现了直接利用经过压缩空气储能压缩后的高压空气与其他热力循环系统耦合的应用方式。

4.1压缩空气储能与可再生能源耦合系统

风电和太阳能发电出力的不确定性和波动性给电网的实时功率平衡和安全稳定运行带来诸多问题。压缩空气储能可实现间歇式可再生能源稳定输出，为可再生能源大规模利用提供有效的解决方案。

在用电低谷，风电场的多余电力驱动压气机，压缩并储存压缩空气，同时太阳能热能存储在储热装置中。在释能过程中，利用太阳能热能和尾气中的热量加热压缩空气，需要时通过燃烧进一步加热压缩空气，然后进入透平发电上网。此系统可以有效解决可再生能源的并网问题，进一步提高歇式可再生能源在电网中供电的比例(见图12)。

4.2压缩空气储能与燃气轮机耦合系统

压缩空气储能与燃气轮机的结构和工作原理类似，可以组合成高效率的耦合系统，有效利用压缩空气储能起到削峰平谷的目的(见图13)。

为了提高能源利用效率，在一般情况下，大功率燃气轮机需要连续高负荷运行，而压缩空气储能则作为燃气轮机发电的“加力装置”。在用电低谷时，多余电力用来压缩空气并储存在地下洞穴或者地上高压容器等储气装置里;在用电高峰时，压缩空气通过燃气轮机的废气加热之后，可以直接喷入或者同燃气轮机压缩空气混合喷入燃烧室，以增加燃气轮机出功，其排气仍通过余热换热器加热压缩空气储能中的空气。

5小结

目前压缩空气储能在我国仍然处在探索阶段，技术尚未成熟，但是系统规模大、储能成本低，尤其在我国风能、太阳能等可再生能源与消费中心地区严重逆向分布的背景下，必将会在未来电力系统中得到广泛的应用。

《压缩空气储能技术综述》余耀，孙华，许俊斌，曹晨霞，林尧(上海电气集团股份有限公司中央研究院)

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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