《压缩空气储能》word版

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1、压缩空气储能一种新型蓄能电站。它利用电力系统低容负荷时的多余电能将空气压缩储存在地下洞穴中，需要时再放出，经加热后通过燃气轮机发电机组发电，以供尖峰负荷的需要。供给燃气轮机的能量是压缩空气的势能和用以加热空气的燃料化学能的总和。压缩空气蓄能电站在一个充压和释放的循环中发出的电量大于充压所需的电量。充、放能量之比称为电量比，一般为0.72～0.80，它取决于电站的规模和设计情况。在发电过程中，燃料消耗大约为4220kJ/kWh。 1978年联邦德国在亨托夫成功地投运了一个290MW的压缩空气蓄能电站，并获得了优异的可利用率和可靠性。美国电力研究协会(EPR

2、I)已深入细致地研究了一个220MW的压缩空气蓄能电站。研究表明,有经济效益的压缩空气蓄能电站是用25～50MW（或其倍数）的标准单元组装而成的，可明显地减少投资和规划工作量。压缩空气蓄能电站是在常规的简单循环燃气轮机电站基础上发展起来的。压缩空气蓄能电站燃气轮机的输出功率是其轴功率的全部；而在常规燃气轮机电站，输出功率约为燃汽轮机轴功率的三分之一，其余三分之二用于推动压缩机。所以消耗同样的燃料量，压缩空气蓄能电站的发电输出是常规燃汽轮机电站的3倍。与常规燃汽轮机电站不同，压缩空气蓄能电站的汽轮机和压缩机布置在电动发电机组的两端，分别用离合器连接，这样可

3、以各自独立运行（见图）。压缩空气蓄能电站压缩空气理想的储存深度是150～900m。在这样的深度下，每天的温度、压力变化不大时，空气库实际上是严密不漏的，也比较稳定。空气可以储存在岩盐或岩石中的人工洞穴中，也可利用天然的疏松的岩石含水层。压缩空气蓄能电站有许多优点：①改进电网负荷率，提高了经济性，使系统中大型发电机组的负荷波动减小，提高了它们的可靠性。②和抽水蓄能电站相比，站址选择灵活。它不需建造地面水库，地形条件容易满足。③压缩机由电网供电的电动机驱动，因此汽轮机的输出功率全部用于发电,其发电功率是常规燃汽轮机电站的3倍。同时由于大量能量储存在空气和燃料

4、中，与抽水蓄能电站相比，有很高的能量密度。④提高了系统的灵活性。压缩空气蓄能电站在压缩空气瞬间即可使用，在无照明的条件下也可以启动而且启动快,3分钟即可从空载达到额定出力，适于作旋转备用。⑤可以实现模块化。压缩空气蓄能电站可以积木式地组装。一座220MW的电站可用25～50MW的小型压缩空气蓄能电站积木式地逐年扩建发展。美科学家欲用压缩空气储能缓解能源短缺据国外媒体报道，随着国际石油价格最近不断创出新高，如何解决未来的能源短缺问题再次成为科学家们关注的议题。美国科学家表示，压缩空气能源储存(CAES)技术也许能有效地解决这一难题。美国科学家称，“压缩空气

5、能源储备”的功能类似于一个大容量的蓄电池。在非用电高峰期(如晚上或周末)，用电机带动压缩机，将空气压缩进一个特定的地下空间存储。然后，在用电高峰期(如白天)，通过一种特殊构造的燃气涡轮机，释放地下的压缩空气进行发电。虽然燃气涡轮机的运行仍然需要天然气或其他石化燃料来作为动力，但是这种技术却是一种更为高效的能源利用方式。利用这种发电方法，将比正常的发电技术节省一半的能源燃料。尽管这种“压缩气体能源储备”的概念已经提出了30多年，但目前全世界仅有两家压缩空气发电厂。美国阿拉巴马州的压缩空气发电厂创建于17年前，而德国的压缩空气发电厂则已有30年历史。目前，两

6、家压缩空气发电厂都运营正常。现在，美国爱荷华州正在建设全球第三家压缩空气发电厂。美国圣地亚国家实验室已经得到了来自美国能源部的资金支持，负责“爱荷华储备能源公园”(ISEP)项目的设计工作。“爱荷华储备能源公园”其实就是一个压缩空气发电厂，该发电厂将充分利用爱荷华州丰富的风力资源作为发电厂的运行能源。爱荷华发电厂的压缩空气存储容量可用于50小时的发电。一旦ISEP开始运营，其每年发电量将占爱荷华州用电量的20%左右，每年可以爱荷华州节省大约500万美元的能源成本。压缩空气发电厂建设的首要任务之一，就是找到一个支持空气压缩存储的地质空间。经过对厂址附近地区

7、进行严密的地震检测、反复的计算机模拟以及对其他压缩空气发电厂相关数据的认真分析，ISEP研究者称目前他们已经找到了合适的空气存储空间。圣地亚国家实验室已从ISEP项目所在地提取了多种矿石样本，并进行了认真的分析与反复评估。这些分析和评估数据将为项目的设计和发电厂的建设提供了最必要的原始信息。据圣地亚国家实验室ISEP项目负责人匹克介绍，该项目目前进展顺利，预计将于2012年投入运营。最近，圣地亚国家实验室又开始研究风能利用与空气压缩能源储备两者组合技术。这种组合技术将首先应用于ISEP项目中，继尔可能推广到全美其他发电厂。但是大规模地储藏压缩空气需要占用

8、大面积土地。研究者们使用特殊材料制成一个50米宽，80米高的巨型风袋，将其置于6