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威尼斯人官方網網址:压缩气体储能技术,会成为解决新能源不稳定的关键吗?

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2021-10-29 10:39:12 | 来源:观察者网 | 参与: 0 | 作者:李焕宇

  来源:观察者网

  【文/观察者网 李焕宇】2030年非化石能源消费比重25%,2060年该比重要过80%......这两天,国务院接连发布“双碳”战略重磅文件,将非化石能源再度拉上了舆论热点。

  但众所周知,非化石能源中装机增长最快的风电和光伏波动很大,需要搭配储能。现有的储能方式里,最稳定可靠的抽水蓄能在选址上存在先天限制;电化学储能发展迅猛但在安全、寿命等方面还有待加强。要想建立坚实可靠的新型电力系统,还需要更多新型储能技术的加入。

  这当中,压缩气体储能凭借其寿命长、成本低、安全环保的特性,被认为是继抽水储能之后第二大适合GW(吉瓦)级大规模电力储能的技术。

  压缩气体储能捷报频传

  压缩气体储能是利用用电低谷将气体压缩到盐穴或压力容器中,等到用电高峰时再释放出来发电,从而提升电网调节能力和新能源消纳能力的技术。

  它包括压缩空气储能、压缩二氧化碳储能和其他压缩气体储能。压缩空气储能又分为非补燃压缩空气储能(常温高压空气存于盐穴、压力容器等)、补燃式压缩空气储能(结合燃气轮机使用)、液化压缩空气储能等。

  据《科技日报》10月1日报道,位于江苏金坛的盐穴压缩空气储能国家试验示范项目在前一天并网试验成功,向国家电网发出我国首个大型压缩空气储能电站第一度电。这是我国压缩空气储能领域唯一国家示范项目,还是全球首个非补燃压缩空气储能电站,其发电装机达60MW(兆瓦),储能容量300MW/h(兆瓦时),远期建设规模1000兆瓦。根据本地的地质条件,理论上最大可以建设超过4000兆瓦的压缩空气储能电站。

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  金坛项目现场图 图片来源:科技日报

 

  另据《中国日报》10月22日报道,近日位于贵州毕节的先进压缩空气储能系统正式并网发电,这是目前国际上容量最大、功能最全、测量范围最宽的先进压缩空气储能集成验证与示范平台,最大储能容量40MWh,最大发电功率10MW。同金坛项目相比,这套系统不仅不燃烧化石燃料,而且还不依赖储气洞穴,即不受地理条件和燃料限制,是压缩空气储能技术的主要发展方向。

  该系统由中国科学院工程热物理研究所研发,已于2016年底实现示范运行,累计运行时间超过4000小时。可实现电力系统调峰、调相、旋转备用、应急响应、黑启动等功能。

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  毕节项目现场图 视频截图

 

  在压缩气体储能的另一个分支——新型二氧化碳储能方面,我国也开始布局。据中国新闻网10月22日报道,国内首个“新型二氧化碳储能验证项目”正式开工,该项目位于四川德阳,是利用多余电力将常温、常压的二氧化碳气体压缩为液体,并将压缩过程中产生的热能储存起来;在用电高峰期,利用存储的热能加热液态二氧化碳至气态。

  同一般的压缩空气储能相比,二氧化碳储能在工质存储方面有明显优势,二氧化碳常温即可液化,可以方便实现液态存储,不受地域条件约束,存储成本低。该系统同样无需使用化石燃料,不产生固体废弃物,零碳排放,是一种绿色储能系统。

  目前该项目关键核心设备方面已完成方案设计,已进入施工设计,马上进行生产制造,将于2022年6月建成。德阳项目的新型二氧化碳储能技术目前在全球都处于领先地位。主要应用于电网企业、发电企业和用电量较大的企业。该储能系统寿命长达30年以上,在全生命周期内,循环效率不衰减。

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  德阳项目效果图 图片来源:东方汽轮机

 

  安全、长寿、不挑地

  压缩气体储能相比其他新型储能有何优势?在成本和效率方面发展到了什么水平?有没有技术或材料上卡脖子的隐患?观察者网采访了金坛和德阳项目的核心部件——透平机的制造商,东方电气集团旗下的东方汽轮机公司。

  据东汽方面介绍,压缩气体储能首先非常安全。以德阳的液化二氧化碳储能项目为例,由于二氧化碳液化很容易,因此储存它只需几兆帕的压力,不用担心高压储气带来的隐患,同时二氧化碳无毒、不易燃易爆,本身的安全性就很好。

  存储压力较高的压缩空气储能需要用十几兆帕的容器,尽管如此,由于储存介质是空气,所以同样不存在爆炸的风险。中科院工程热物理研究所工程师郭文宾曾向媒体表示,十几兆帕属于中等压力范围,它的风险是可控的。

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  毕节项目所用的集气管道 视频截图

 

  其次,除金坛的盐穴压缩空气储能有天然的选址要求,需依赖地质条件外,毕节的先进压缩空气储能和德阳的气液两态二氧化碳储能都没有选址上的顾虑,只需要有足够储存高压气体或液体的容器就够了。据东汽介绍,当前单位占地面积最小的气液两态二氧化碳储能同锂电池储能所需的占地面积基本相当,未来还有进一步优化的空间。

  另外,压缩气体储能系统所需要的全部都是常规材料,储能要用的空气更是随处可见,二氧化碳也是工业领域常用工质,本身易于获取。不像电化学储能会用到锂、钴这样的稀有金属,或是氢燃料电池要使用铂这种贵金属。

  而且,现阶段无论是压缩空气储能还是气液两态二氧化碳储能我国均实现了核心设备的完全国产。据东汽介绍,压缩气体储能系统最重要的部件就是储气容器、压缩机和发电透平等,以发电透平为例,以东方汽轮机为代表的中国透平机械研制厂商,其技术水平处于全球先进地位,核心技术均掌握在自己手中。二氧化碳储气方面,德阳项目这次的合作伙伴——百穰新能源有限公司也取得了巨大突破,借助一种柔性仓储容器解决了密封性、可靠性的问题。

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