登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
摘要:近年来,储能技术及储能产业发展受到的关注度持续升温。在此背景下,本文对压缩空气储能技术及其商业应用场景进行了分析与综述。通过梳理国内致力于压缩空气储能技术示范的研究团队及其技术特点,较为全面的反映了国内压缩空气储能技术的发展方向;在此基础上,介绍了已投运数十年的德国汉特福及美国阿拉巴马州两座商业化压缩空气储能电站的配置参数及运行经验,综述了近年来国内外针对多种新型压缩空气储能技术的示范进展状况。结合压缩空气储能技术梳理、商业化储能电站回顾及新型压缩空气储能技术示范进展综述三方面的工作,可为国内压缩空气储能技术发展及国家多部委大力推动的储能行业发展提供借鉴。在本文最后,从电源侧储能、电网侧储能及用户侧储能三类应用场景分析了压缩空气储能技术的适应性及应用潜力。
(来源:微信公众平台“南方能源建设”ID:EnergyGEDI 作者:郭祚刚,马溪原,雷金勇,袁智勇)
引言
能源是国民经济赖以发展的物质基础,依据《可再生能源发展“十三五”规划》设定的发展目标,非化石能源占一次能源消费比重在2020年与2030年将分别达到15%与20%,至2020年全国可再生能源发电装机容量将达到6.8亿千瓦,可再生能源发电电量将占据发电总量的27%[1]。
具备波动性及间歇性特点的可再生能源电能大规模并网,对电力系统安全稳定运行水平提出了更高要求。作为智能电网的重要组成部分,储能技术能够为电网运行提供调峰、调频及黑启动等多种服务,能够显著提高电力系统的灵活性及安全性。压缩空气储能技术是一种可以大容量推广的物理储能技术,为促进压缩空气储能技术发展,北京市科学技术委员会、广东省自然科学基金、“十二五”国家科技计划先进能源技术领域2013年度项目指南及国家重点研发计划高新领域2017年度项目指南等科技渠道均对先进压缩空气储能技术进行了资助。国家发改委及国家能源局等多部委联合于2017年9月发布的《关于促进储能技术与产业发展的指导意见(发改能源〔2017〕1701号)》明确提出开展10MW/100MWh级超临界压缩空气储能系统研发及示范[2],于2019年6月进一步发布的《贯彻落实《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》2019-2020年行动计划》提出重点推进大容量压缩空气储能等重大先进技术项目建设,推动百兆瓦压缩空气储能项目实现验证示范[3]。
本文针对《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》中涉及的压缩空气储能技术进行综述,梳理了国内致力于压缩空气储能技术工程示范的研发团队及其技术,在此基础上介绍全球两座大容量商业化压缩空气储能电站的运行情况,跟踪国内外新型压缩空气储能技术的工程示范最新进展,以较全面的视角对已投运多年的商业化储能站运行经验及近年来压缩空气储能技术的发展状况进行综述,同时以电源侧储能站场景、电网侧储能站场景及用户侧储能站场景为切入点开展了压缩空气储能技术的商业场景适用性分析,为压缩空气储能技术发展提供借鉴。
1 储能市场及储能技术
根据《储能产业研究白皮书2019》公布的储能预测数据[4],至2025年我国的抽水蓄能累计装机容量将达到90GW,至2023年我国的电化学储能累计装机容量将达到20GW。
截至2018年底,我国的储能装机累计容量已经达到31.3GW,其中抽水蓄能电站累计容量为29.99GW,电化学储能电站的累计装机容量为1072.7MW,电化学储能电站中的锂离子电池储能累计装机容量最高,锂离子电池储能累计装机容量为758.8MW。相对于装机容量快速增长的电化学储能站,可大容量推广的压缩空气储能技术近年来处于快速发展中,国内已建成500kW容量等级[5],1.5MW容量等级[6]及10MW容量等级[7]等多种容量规模的压缩空气储能示范电站,完成了多容量等级的技术验证工作。
储能技术包括机械储能及电化学储能两大类,其中大容量的机械储能技术主要包括抽水蓄能及压缩空气储能;大容量的电化学储能技术主要包括锂离子电池及铅炭电池等;典型的能量型储能技术及其优缺点详见表1。
表1 典型的能量型储能技术
2 国内压缩空气储能研发团队及其技术
2.1中科院工程热物理研究所储能团队
中科院工程热物理研究所设立了储能研发中心,由陈海生研究员担任储能研发中心主任,承担了包括国家重点研发计划项目“10MW级先进压缩空气储能技术研发与示范”及北京市科技计划项目“大规模先进压缩空气储能系统研发与示范”等在内的多项压缩空气储能研究项目,已建成1.5MW级压缩空气储能示范项目1座(系统效率52%[6])及10MW级压缩空气储能系统示范项目1座(系统效率60.2%[7]),储能团队代表性专利之一为“超临界压缩空气储能系统”[8]。
2.2 南网科研院新能源与综合能源团队
南方电网科学研究院新能源与综合能源团队在海上风电、储能、微电网及综合能源等领域具有技术积累。新能源与综合能源团队成员郭祚刚博士在压缩空气储能领域具有多年研发经历,现为南方电网公司大容量储能重大科研团队成员。
郭祚刚博士自2012年开始研发新型压缩空气储能技术,完成了新型压缩空气储能博士后课题,同时承担了包括广东省自然科学基金在内的多项压缩空气储能课题,从市场需求及商业推广角度研发新型压缩空气储能技术[9-11]。在新型压缩空气储能技术研发过程中,通过引入喷射调压系统克服了降压阀调压存在较大压力能损失的技术缺陷,较大幅度提升储能系统性能,代表性专利之一为“压缩空气储能系统”[12]。
2.3 清华大学电机系储能团队
清华大学电机系压缩空气储能团队由梅生伟教授担任负责人,参与了安徽芜湖高新区的“500kW压缩空气储能系统示范项目”课题,项目所需的3000万资金由国家电网投资,项目于2014年11月首次发电成功[5, 13]。据文献报道[14],“500kW压缩空气储能系统示范项目”的最大发电功率达到了420kW,单次循环发电量为360kWh,储能效率为33%。清华大学电机系储能团队的代表性专利之一为“一种50MW绝热压缩空气储能方法”[15]。
2.4 中科院过程工程研究所储能团队
丁玉龙教授曾担任利兹大学-中科院过程工程研究所联合储能技术研究中心首任主任,现为英国伯明翰大学-国家电网全球能源互联网欧洲研究院联合实验室共同(创建)主任。丁玉龙教授储能团队利用液态空气具有密度大且易于储存的特点,研发液态空气储能技术,储能团队代表性专利之一为“液态空气储能系统能效提升装置及方法”[16]。
2.5 国网全球能源互联网研究院储能团队
国家电网的全球能源互联网研究院储能团队致力于液态压缩空气储能技术的研发,储能团队在压缩空气储能领域已取得多项发明专利授权,代表性专利之一为“一种储罐增压型的深冷液态空气储能系统”[17]。另据报道[18],全球能源互联网研究院压缩空气储能团队在江苏吴江区同里镇开展500kWh的液态压缩空气储能示范工程建设。
3 商业化压缩空气储能电站
3.1 德国汉特福商业化压缩空气储能电站
德国汉特福(Huntorf)压缩空气储能电站是全球首座投入商业运行的压缩空气储能电站,该项目在1978年服役。Fritz Crotogino等人[19]在2001年美国Florida州举办的春季会议上分享了德国汉特福电站自1978年至2001年的20余年间运行经验,同时提供了汉特福储能电站的配置参数。
图1 德国汉特福储能电站流程示意图
图2 德国汉特福储能电站航拍图
图1为汉特福储能电站流程示意图,图2为汉特福储能电站的航拍实景照片。储能电站包括两处地下储气洞穴,在电能储存时空气压缩机组消耗电能制备高压力的空气并注入两处地下储气洞穴中;在电能输出时,地下储气洞穴内高压力空气经过阀门稳压实现压力稳定,在燃烧器内与天然气实现参混燃烧与温度提升后直接进入膨胀机做功。汉特福储能电站的两台膨胀机之前都设置了燃烧器,末级膨胀机的高温乏气直接通过烟囱排放。
表2为文献[19]提供的德国汉特福电站的配置参数,储能电站按照电能输出与电能储存阶段空气质量流速比为4:1进行设计,储能电站可连续储能12小时,连续输出电能3小时。
表2 德国汉特福储能电站配置参数
图3 德国汉特福储能电站年度启动次数
图3给出了德国汉特福储能电站的压缩机组及膨胀机组每年的启动次数。在投运之初,该储能电站主要充当紧急备用电源角色,当电网内其他电源出现故障时,向电网提供有功输出支持,机组的平均启动可靠性为97.6%,截止目前该储能电站仍在运营[19, 20]。在1978年首次投用时,储能电站的压缩机组就启动将近400次,膨胀发电机组启动次数也超过250次;到1979年,膨胀发电机组启动次数达到了450次左右。自1985年之后,汉特福压缩空气储能电站所在的电网接入了大容量的抽水蓄能电站,电网减少了对压缩空气储能电站的调用频次。
图4 空气释放过程储气洞穴内压力及温度变化趋势
德国汉特福压缩空气储能电站在电能输出阶段,储气洞穴内空气温度随着压缩空气以417kg/s的质量流速持续释放而相应下降,温度总下降幅度约20℃。在储气洞穴注入气流及流出气流过程中,储气洞穴内压缩空气与洞穴壁面1米厚度左右的岩石层存在热交换行为[19]。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星储能网获悉,5月8日,湖北双环科技股份有限公司在回复投资者关于公司碳酸钠电池级以及盐穴储能项目进展情况有关问题时表示,双环科技在巨潮资讯网披露的一季报,披露了这两个项目的进展。具体如下:(1)电池级碳酸钠项目双环科技10万吨/年电池级碳酸钠项目计划分两期建设,第一期投资5000万元。
北极星储能网获悉,5月6日,*ST惠天在投资者互动平台表示,公司经营范围拟增加“压缩空气储能项目”,尚需提交公司5月9日股东大会表决,公司目前未开展该项业务。
北极星储能网获悉,4月29日,中国能建发布2024年一季度业绩报,营业收入974.04亿元、同比增长10.04%,净利润14.81亿元、同比增长31.71%。尤其储能领域相关工作实现了重要进展。报告显示,中国能建一季度完成新签合同额人民币3677.6亿元、同比增长23.5%,实现营业收入人民币974.04亿元、同比增长10.04%
北极星储能网获悉,4月30日,中储国能山东肥城国际首套300MW先进压缩空气储能电站首次并网发电,并一次性取得成功。该电站采用中国科学院工程热物理研究所自主研发的先进压缩空气储能技术,中储国能(北京)技术有限公司作为投资建设单位,是目前国际上规模最大、效率最高、性能最优、成本最低的新型压
北极星储能网获悉,据国信淮电消息,4月28日,淮安盐穴压缩空气储能发电项目开工活动举行。据了解,淮安盐穴压气储能发电项目是目前国内储能规模最大、转换效率最高、全国产化的“首台套”项目。项目利用淮安区蒋南矿区采空岩盐盐穴资源,规划建设两套装机容量300MW非补燃式储能电站,计划总投资约36亿
4月26日,中国能建数科集团党委书记、董事长万明忠一行赴山东济南,与山东国惠集团党委副书记、董事、总经理高长生举行会谈。双方围绕压气储能、地热及综合能源合作事宜展开充分交流,达成广泛共识。山东国惠集团党委委员、副总经理王京鹏,数科集团党委委员、副总经理齐志利参加上述活动。万明忠对山
北极星储能网获悉,据中能建数科集团消息,4月24日,中国能建数科集团党委书记、董事长万明忠一行赴江西樟树与樟树市委副书记、市长罗功成,江盐集团党委书记、董事长胡世平开展座谈交流。三方就携手推动樟树能源低碳创新发展、盐穴资源综合利用展开深入交流,并见证数科集团与江盐集团签订战略合作框
4月22日,《人民日报》八版视觉栏目,以“压缩空气储能产业规模不断壮大”为题,以中国科学院工程热物理研究所、中储国能(北京)技术有限公司等为科研产业发展缩影,报道了我国先进压缩空气储能产业蓬勃发展之势。文中大篇幅报道了中储国能在山东肥城建设的300MW先进压缩空气储能国家示范项目,介绍了
4月20日,中央电视台新闻联播“一线调研·加快形成新质生产力”栏目报道了宁夏中宁压缩空气储能国家示范项目。该项目由大唐集团投资,中储国能(北京)技术有限公司提供系统解决方案及成套装备,利用地下人工硐室储气,储气库位于地下150米。该项目把风、光产生的电能用压缩空气的方式储存在地下,年发
4月18日,湖北潜江350MW压缩空气储能电站工程可研报告内部评审会在武汉市顺利召开。会议由中国能建数科集团党委委员、副总经理李峻主持。来自中国能建数科集团、湖南电力设计院的专家团队参加了评审。本次评审会对项目整体可研报告进行了全面评审,并组织工艺、电控、土建、技经等专业小组进行了充分讨
据中国电建新能源消息,近日,由电建新能源集团投资开发的中电建肥城2×300兆瓦(一期)盐穴压缩空气储能电站项目初步设计报告评审会议在济南召开。最终,大会一致同意通过项目初步设计报告审查。肥城盐穴压缩空气储能电站项目位于鲁中先进压缩空气储能重点区的泰安市肥城经开区储能产业园,采用300兆
中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)能源催化转化全国重点实验室陈忠伟院士团队近日宣布,成功开发出新型的电池智能管理系统,即第一代电池数字大脑PBSRDDigit1.0。该系统通过结合电化学模型和人工智能技术,实现电池故障早期预警、状态估计、寿命预测等应用功能,标志着储能技术
目前电力市场设计的一个基本原则是需要促进边际成本(传统上计算为燃料成本乘以热力发电效率)的真实投标,以最大限度地提高市场效率。在上述的电力市场机制中将储能系统边际成本理解为:机会成本衰减成本于是,针对衰减成本的衰减定价必须建立在一个预测模型的基础上,该模型可以平衡那些储能固有复杂
近日,四川经济和信息化厅联合6部门印发了《促进钒电池储能产业高质量发展的实施方案》(以下简称《实施方案》)。《实施方案》以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻落实党的二十大、习近平总书记来川视察系列重要指示精神和省委十二届三次、四次全会精神,充分发挥四川清洁能源可开发
北极星储能网获悉,近日,四川省经济和信息化厅等6部门联合印发了《促进钒电池储能产业高质量发展的实施方案》(下称《实施方案》)。该政策是全国首个钒电池产业专项政策。《实施方案》明确,到2027年,四川钒电池储能产业技术水平和创新能力位居全国前列,培育壮大3家以上创新能力突出、具有全国竞争力
为解决大规模新能源接入带来的电网安全稳定运行问题,充分发挥储能技术在电力系统中的重要作用,科学技术研究院依托三峡乌兰察布新一代电网友好绿色电站示范工程项目(以下简称“示范工程”)和“源网荷储”技术研发试验基地项目(以下简称“试验基地”),联合清华四川能源互联网研究院和清华大学在试
德赛电池在储能市场的发展,一是快,二是强。德赛电池于2021年12月底开展储能电芯业务;2022年1月,与长沙望城经济开发区签订储能电芯项目入园协议书;2023年5月宣布量产,同年8月底部分线体实现达产。2023年11月,德赛电池贵州100MW/200MWh独立共享储能示范项目并网成功;2023年12月,采用德赛电池35
北极星储能网获悉,兴源环境5月7日在投资者互动平台表示,公司储能业务自研产品包括储能系统集成、BMS(电池管理系统)、EMS(能量管理系统)等,目前未直接进行抗低温电池(主流抗低温电池为钠离子电池和固态电池)的研发。公司在储能技术方面将持续研发创新,核心成员具有电化学电池方向及高端装备能
北极星储能网讯,4月30日,《国家工业和信息化领域节能降碳技术装备推荐目录(2024年版)》公示,其中,工业绿色微电网技术部分共有7个新技术入选。1、技术名称:多能互补直流微电网及抽油机群控节能技术技术原理及简介:采用以柔直配电为核心的新型分布式智能电网,实现“源网荷”协调优化运行,提高
北极星储能网获悉,4月26日,全省首辆超级虚拟轨道列车(SRT3.0)在福建平潭开启运行测试,五一期间开跑!该列车代用了锂电池储能技术、氢燃料电池技术等多种新兴技术。据悉,SRT是中车株机公司打造的新一代城市公共交通捷运系统列车,列车身长32米、设计时速70公里,最大载客量300人,是普通公交车的4
北极星储能网获悉,日前,江苏省发展改革委、江苏省市场监管局发布了《江苏省(近)零碳产业园建设指南(暂行)》。文件指出,支持新型储能应用推广。鼓励在电网、电源及用户侧配置新型储能,促进新能源与新型储能协调发展,提升园区的新能源就地并网消纳能力,支持多元化新型储能技术应用推广。推进园
在储能新一轮淘汰赛的关键期,如何找到差异化竞争优势正成为企业生存的关键。今年以来,各大储能企业扎堆发布更大容量、更高能量密度、更长寿命的储能新品。市场主流的电芯容量已从去年280Ah迈向300Ah+,甚至向更大容量迭代。同样是20尺集装箱,储能系统容量从5MWh升级到5.5MWh、6.9MWh,以求更好性能
北极星储能网获悉,据今日沈鼓消息,近日,青海格尔木60MW/600MWh液态空气储能项目压缩机在沈鼓营口透平公司水压试验一次合格,各项指标数据均达到设计要求。据悉,该项目储能功率6万千瓦,储能电量60万千瓦时,配建光伏25万千瓦、110千伏升压站1座,于2023年7月1日开工建设。该项目为青海省“揭榜挂帅
北极星储能网获悉,位于海西州格尔木市东出口光伏园区的世界最大液态空气储能示范项目,计划于今年整体并网发电。世界最大液态空气储能示范项目储能功率6万千瓦,储能电量60万千瓦时,配建光伏25万千瓦、110千伏升压站1座,于去年7月1日开工建设。项目建成投产后,将成为液态空气储能领域发电功率世界
12月27日,液态空气储能中试项目在鹿泉经济开发区正式开工。标志着全系统液态空气储能项目开工项目从理论研究、设计模拟正式向工程化转化。该项目是河北省科技厅2023年首批“揭榜挂帅”项目。液态空气储能项目是贯彻集团“新能源+煤电”“新能源+储能、氢能”耦合发展理念,加快布局储能新赛道,从“投
经过几个月的联合调查,风力发电巨头rsted公司和液态空气储能系统提供商HighviewPower公司得出结论,将海上风电与液态空气储能系统技术相结合更具价值。2023年4月。双方开始进行技术分析和经济评估,将rsted公司的海上风电设施与HighviewPower公司的液态空气储能技术结合起来。一份媒体声明宣布了这项
液态空气储能作为一项高潜力的新技术正在快速兴起。随着新能源渗透率的快速攀升,其出力波动加大,负荷侧不确定性增加,导致市场对长时间、大规模储能的需求愈发迫切。在这一领域,除了大众熟知的抽水蓄能、压缩空气储能、液流电池储能外,液态空气储能作为一项高潜力的新技术正在快速兴起。“液态空气
北极星储能网获悉,7月1日,青海省6万千瓦/60万千瓦时液态空气储能示范项目在海西蒙古族藏族自治州格尔木市正式开工建设,项目由中国绿发投资集团有限公司投建。项目建成投产后,将成为液态(化)空气储能领域发电功率世界第一、储能规模世界最大的示范项目。并且,该项目将配建25万千瓦光伏项目。
北极星储能网获悉,6月5日晚间,广宇发展发布公告,根据天津中绿电投资股份有限公司战略发展需要,公司于2023年6月2日设立“青海中绿电储能科技有限公司”负责青海液态压缩空气储能项目的开发建设,储能公司注册资本为30,500万元人民币。广宇发展还在公告中提到,公司对外投资设立储能公司,旨在推动青
据报道,SumitomoSHIFW公司日前表示,正在与上海发电设备成套设计研究院(SPERI)开展合作,评估建造大型液态空气储能系统(LAES)的可行性。SumitomoSHIFW公司是一家总部位于芬兰的公司,由日本住友重工公司在2017年收购。而英国储能开发商HighviewPower公司开发和商业化运营的液态空气储能系统(LAES)是一
2020年6月,国家能源局印发《2020年能源工作指导意见》指出“稳妥有序推进能源关键技术装备攻关,推动储能技术进步与产业发展。加大储能发展力度”。大规模长时储能技术是世界各国科技创新的重要战略,也是实现技术引领的主要方向。(来源:能源杂志微信公众号;ID:energymagazine;作者:季伟)近年
据外媒报道,长时储能解决方案行业厂商HighviewPower公司日前宣布与英国公用事业厂商CarltonPower公司达成合作,正在英国大曼彻斯特郡开始部署一个50MW/250MWh液态空气储能设施。这个名为CRYOBattery储能系统将成为欧洲规模最大的储能系统之一。HighviewPower公司总裁兼首席执行官JavierCavada说,“我
据外媒报道,英国液态空气储能厂商HighviewPower公司日前宣布,已经从住友集团筹集了一笔重大股权投资,以支持其上市进程。全球工业集团日本住友集团向Highview公司投资4,600万美元,成为该公司的少数股东之一。这笔资金将支持Highview公司的大型储能设施商业化运营,这将成为拥有大量可再生能源发电的
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!