Technologie voor energieopslag met perslucht

Gecomprimeerde lucht energie opslag gebruikt de overtollige elektriciteit van het elektriciteitssysteem tijdens de periode van lage belasting. De luchtcompressor wordt aangedreven door een elektromotor om de lucht te comprimeren in een gesloten ondergrondse grot met grote capaciteit als gasopslagkamer. Het kan ook een verlaten mijn zijn, een gezonken onderzeese gastank, een grot, een verlopen olie- en gasbron of een nieuw gebouwde gasopslagput. Wanneer het energiesysteem onvoldoende elektriciteit genereert, wordt de perslucht via een warmtewisselaar gemengd met olie of aardgas, verbrand en vervolgens in de turbine geleid om elektriciteit op te wekken.

Het CAES-systeem omvat voornamelijk belangrijke componenten zoals generatoren, compressoren, verbrandingskamers, gasopslagkamers, expanders en elektromotoren, en is verdeeld in twee processen: energieopslag en energievrijgave. Bij het energieopslagproces wordt hernieuwbare energie zoals windenergie en fotovoltaïsche energie gebruikt om de compressor aan te drijven om lucht te comprimeren en lucht onder hoge druk op te slaan in de gasopslagkamer; Tijdens het energievrijgaveproces drijft de hogedruklucht in de gasopslagkamer de expander aan om elektriciteit op te wekken.

Energieopslag in perslucht kan hoofdzakelijk worden onderverdeeld in twee basiswerkprocessen: energieopslag en energievrijgave:

Bij het opslaan van energie drijft de motor de compressor aan om lucht uit de omgeving te absorberen, deze tot een hoge druk te comprimeren en op te slaan in het gasopslagapparaat. Bij dit proces wordt elektrische energie omgezet in de interne energie van perslucht.

Bij het vrijgeven van energie komt de in het gasopslagapparaat opgeslagen samengeperste lucht de luchtturbine binnen om uit te zetten en elektriciteit op te wekken. De interne energie en potentiële energie in de perslucht worden daarbij weer omgezet in elektrische energie.

De rol van energieopslag met perslucht

1. Krachtige energieopslag

Het vermogen van een enkele eenheid kan honderden megawatts bereiken, en het vermogen kan tijdens de daadwerkelijke werking in realtime worden aangepast.

2. Energieopslag op lange termijn

Energieopslag op lange termijn voor dagelijkse, wekelijkse of zelfs seizoensplanning is mogelijk.

3. Voeding op lange termijn

Langdurige stroomvoorziening kan worden bereikt door het uitgangsvermogen aan te passen.

4. Multi-energieopslag en multi-energievoorziening

Mogelijkheden voor opslag en levering van meerdere energieën kunnen worden gecombineerd met thermische zonne-energie, geothermische energie en industriële restwarmte als energiehub voor schone energiesystemen.

Classificatie van energieopslag in perslucht en technische route Classificatie van energieopslag in perslucht

1. Aanvullende verbranding en perslucht-energieopslag

Werkingsprincipe:

Op basis van de gasstroomcyclus wordt een brander geplaatst vóór de expander van het energieopslagsysteem met gecomprimeerde lucht, en aardgas en andere brandstoffen worden gemengd met gecomprimeerde lucht voor verbranding om de luchtinlaattemperatuur van de luchtturbine-expander te verhogen.

Technische kenmerken

Eenvoudige structuur, hoge technische volwassenheid, betrouwbare werking van de apparatuur, lage investeringskosten, lange levensduur en snelle reactie-eigenschappen vergelijkbaar met gascentrales;

In de huidige context van de krachtige ontwikkeling van groene energie en het beheersen van de CO2-uitstoot is de CO2-uitstoot het grootste nadeel geworden.

2.Adiabatische energieopslag met perslucht

Werkingsprincipe

Door de eentrapscompressieverhouding van de compressor te vergroten, wordt een hogere graad van gecomprimeerde warmte-energie verkregen en opgeslagen; Tijdens het energievrijgaveproces wordt de opgeslagen compressiewarmte gebruikt om de inlaatlucht van de turbine-expander te verwarmen om energieopslag in gecomprimeerde lucht te realiseren zonder dat er brandstof hoeft te worden bijgevuld. Afhankelijk van de verschillende warmteopslagtemperaturen kan deze worden onderverdeeld in twee technische routes: hoge temperatuur (> 400 ℃) en gemiddelde temperatuur (<400℃).

Technische kenmerken

Adiabatische energieopslag op hoge temperatuur heeft technische knelpunten bij compressie bij ultrahoge temperatuur en vaste warmteopslag bij hoge temperatuur, waardoor deze moeilijk te realiseren zijn;

De belangrijkste apparatuur voor adiabatische energieopslag op middelhoge temperatuur beschikt over volwassen technologie, redelijke kosten, sterke systeemstabiliteit en beheersbaarheid, en het vermogen van multi-energieopslag en multi-energievoorziening, wat eenvoudig te realiseren technische toepassing is.

3.Isotherme perslucht-energieopslag

Werkingsprincipe

Luchtcompressie en -expansie worden bereikt met behulp van een quasi-isothermisch proces. Tijdens het compressieproces worden de compressiewarmte en potentiële drukenergie in realtime gescheiden, zodat de gecomprimeerde lucht geen grote temperatuurstijging ondervindt; tijdens het expansieproces wordt de opgeslagen compressiewarmte realtime teruggevoerd naar de perslucht, zodat de perslucht geen grote temperatuurdaling ondervindt.

Technische kenmerken

De voordelen van isothermische energieopslag met perslucht zijn een eenvoudige systeemstructuur en lage bedrijfsparameters, maar het geïnstalleerde vermogen is over het algemeen klein, de efficiëntie van de energieopslag is laag en het isothermische compressieproces en expansieproces zijn moeilijk te bereiken. Het is alleen geschikt voor scenario's voor energieopslag met een kleine capaciteit.

4. Samengestelde niet-aanvullende energieopslag met perslucht

Werkingsprincipe

Thermische zonne-energie, geothermische energie en industriële restwarmte kunnen allemaal voldoen aan de verwarmingsbehoeften van het persluchtenergieopslagsysteem tijdens het expansieproces. Dit systeem dat niet-aanvullende perslucht-energieopslag realiseert door de combinatie van meerdere energiesystemen, wordt een samengesteld perslucht-energieopslagsysteem genoemd en het werkingsprincipe is vergelijkbaar met dat van adiabatische perslucht-energieopslag.

Technische kenmerken

Het samengestelde energieopslagsysteem met perslucht heeft een sterk vermogen tot multi-energieopslag en multi-energievoorziening, waardoor de opslag, conversie en het gebruik van verschillende energievormen kan worden gerealiseerd, aan verschillende vormen van energievraag kan worden voldaan en de uitgebreide gebruiksefficiëntie van kan worden verbeterd. systeem energie.

5. Diepkoude energieopslag in vloeibare lucht

Werkingsprincipe

Diepkoude energieopslag in vloeibare lucht is vergelijkbaar met adiabatische energieopslag in perslucht in termen van compressie, uitzetting en warmteopslag. Het verschil is dat energieopslag in vloeibare lucht een koelopslagsysteem toevoegt, dat het koelen, vloeibaar maken, scheiden, opslaan van lucht tijdens energieopslag en vergassing van lucht tijdens het vrijkomen van energie omvat.

Technische kenmerken

Het grootste voordeel is dat lucht wordt opgeslagen in vloeibare vorm bij normale druk, met een hoge energieopslagdichtheid, waardoor het volume van het gasopslagsysteem aanzienlijk kan worden verminderd en de afhankelijkheid van de elektriciteitscentrale van de terreinomstandigheden kan worden verminderd. Door de toevoeging van een koelopslagsysteem is de systeemstructuur echter ingewikkelder.