为什么液化空气储能不需要矿石燃料

　　双良节能之压缩空气储能概念解读 　　压缩空气储能（Compressed-AirEnergyStorage,CAES）是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。 　　自1949年StalLaval提出利用压缩空气储能以来，国内外学者进行了大量的研究。目前世界上已有两座大型传统的压缩空气储能电站投入运营。1978年，第一台商业运行的压缩空气储能机组在德国的亨托夫（Huntorf）诞生。[1]1991年5月第二座电站在美国阿拉巴马州麦金托夫市（Mcintosh）投入运行。 　　目前关于压缩空气储能系统的形式也是多种多样，按照工作介质、存储介质与热源可以分为：传统压缩空气储能系统（需要化石燃料燃烧）、带储热装置的压缩空气储能系统、液气压缩储能系统。 　　压缩空气储能应用前景更广阔，如可大大提高效率；使用更灵活，甚至可用于汽车动力；接纳可再生能源，提供可再生能源在电网中的比例，甚至还能利用工业余热等。 　　压缩空气储能系统大规模发展的主要技术障碍在于两方面：需要大型储气装置和依赖燃烧化石燃料。为解决这两个问题，蓄热的压缩空气储能系统、微小型压缩空气储能系统、液化空气储能系统、超临界压缩空气储能系统、与可再生能源耦合的压缩空气储能系统等运用而生。 　　带储热的压缩空气储能系统又被称为先进绝热压缩空气储能系统。系统中空气的压缩过程接近绝热过程，存在大量的压缩热。比如，在理想状态下，压缩空气为100bar时，能够产生650°C的高温。该压缩热能被存储在储热装置中，并在释能过程中加热压缩空气，驱动透平做功。相比于燃烧燃料的传统压缩空气储能系统，该系统的储能效率大大提高，理论上可达到70%以上；同时，由于用压缩热代替燃料燃烧，系统去除了燃烧室，实现了零排放的要求。该系统的主要缺点是，初期投资成本将增加20%~30%。 　　小型压缩空气储能系统的规模一般在10MW级，它利用地上高压容器储存压缩空气，从而突破对储气洞穴的依赖，具有更大的灵活性。它更适合于城区的供能系统——分布式供能、小型电网等，用于电力需求侧管理、无间断电源等；同时也可以建于风电场等可再生能源系统附近，调节稳定可再生能源电力的供应等。 　　微型压缩空气储能系统的规模一般在几千瓦到几十千瓦级，它也是利用地上高压容器储存压缩空气，主要用于特殊领域（比如控制、通讯、特种领域）的备用电源、偏远孤立地区的微小型电网、以及压缩空气汽车动力等。国外学者研发了一种车用压缩空气动力系统，车载储气罐300升，可以驱动一辆1吨的汽车以50公里/小时的速度行驶96公里，基本满足日常市内交通的需要。 　　液化空气和超临界压缩空气储能系统是最近才提出的新型压缩空气储能系统。前者由中科院工程热物理所联合英国高瞻公司等单位共同开发研制，并获得专利。由于液态空气的密度远大于气态空气的密度，该系统不需要大型储气室。但是，该系统的效率较低。为解决液态空气储能系统低效率问题，中科院工程热物理所在2009年在国际上首次提出并自主研发了超临界压缩空气储能系统，该技术利用超临界状态下空气的特殊性质，综合了常规压缩空气储能系统和液化空气储能系统优点。具有储能规模大、效率高、投资成本低、能量密度高、不需要大储存装置、储能周期不受限制、适用各种类型电站、运行安全和环境友好等优点，前景广阔。 　　压缩空气储能和可再生能源耦合的系统可以将间歇式可再生能源“拼接”起来，稳定地输出。带储热的压缩空气储能系统可以存储太阳能热能，在需要时加热压缩空气，然后驱动透平发电。除太阳能热能外，电力、化工、水泥等行业的余热废热均可作为外来热源，因此，带储热的压缩空气储能系统具有广泛的应用前景。另外还可以耦合风力发电系统，在用电低谷，风电厂的多余电力压缩并储存压缩空气；在用电高峰，压缩空气燃烧并进入燃气透平发电。采用压缩空气储能—风能耦合的系统可将风电在电网中供电的比例提高至80%，远高于传统40%的上限。还可将生物质气化为合成气，替代天然气应用到压缩空气系统中，降低压缩空气储能系统对天然气的依赖。