Tehnologia de stocare a energiei cu aer comprimat

Aer comprimat stocarea energiei folosește excesul de energie electrică a sistemului de alimentare în timpul perioadei de sarcină scăzută. Compresorul de aer este acționat de un motor electric pentru a comprima aerul într-o peșteră subterană închisă de mare capacitate ca cameră de stocare a gazului. Poate fi, de asemenea, o mină abandonată, un rezervor de gaz submarin scufundat, o peșteră, un puț de petrol și gaz expirat sau un puț de stocare de gaz nou construit. Când sistemul electric generează energie electrică insuficientă, aerul comprimat este amestecat cu ulei sau gaz natural printr-un schimbător de căldură și ars, apoi introdus în turbină pentru a genera energie electrică.

Sistemul CAES include în principal componente cheie, cum ar fi generatoare, compresoare, camere de ardere, camere de stocare a gazelor, expansoare și motoare electrice și este împărțit în două procese: stocarea energiei și eliberarea energiei. În procesul de stocare a energiei, energia regenerabilă, cum ar fi energia eoliană și energia fotovoltaică, este utilizată pentru a conduce compresorul să comprima aerul și să stocheze aer de înaltă presiune în camera de stocare a gazelor; în procesul de eliberare a energiei, aerul de înaltă presiune din camera de stocare a gazului conduce expansorul să genereze electricitate.

Stocarea energiei cu aer comprimat poate fi împărțită în principal în două procese de lucru de bază: stocarea energiei și eliberarea energiei:

Atunci când stochează energie, motorul antrenează compresorul pentru a absorbi aerul din mediu, îl comprimă la o stare de înaltă presiune și îl stochează în dispozitivul de stocare a gazului. În acest proces, energia electrică este transformată în energia internă a aerului comprimat.

La eliberarea energiei, aerul comprimat stocat în dispozitivul de stocare a gazului intră în turbina de aer pentru a se extinde și a genera energie electrică. Energia internă și energia potențială conținute în aerul comprimat sunt convertite înapoi în energie electrică în acest proces.

Rolul stocării energiei aerului comprimat

1. Stocarea energiei de mare putere

Puterea unei singure unități poate ajunge la sute de megawați, iar puterea poate fi ajustată în timp real în timpul funcționării efective.

2. Stocarea energiei pe termen lung

Se poate realiza stocarea energiei pe termen lung pentru programarea zilnică, săptămânală sau chiar sezonieră.

3. Alimentare pe termen lung

Alimentarea pe termen lung poate fi realizată prin ajustarea puterii de ieșire.

4. Stocarea multi-energie și alimentarea cu mai multe energie

Capacitățile de stocare și furnizare a mai multor energie pot fi combinate cu căldura reziduală solară, geotermală și industrială ca un centru energetic pentru sistemele de energie curată.

Clasificarea stocării energiei aerului comprimat și traseul tehnic Clasificarea stocării energiei aerului comprimat

1. Stocare suplimentară a energiei aerului comprimat cu combustie

Principiul de funcționare:

Bazându-se pe ciclul de alimentare cu gaz, un arzător este așezat în fața expansorului sistemului de stocare a energiei cu aer comprimat, iar gazul natural și alți combustibili sunt amestecați cu aer comprimat pentru ardere pentru a crește temperatura de admisie a aerului expansorului turbinei de aer.

Caracteristici tehnice

Structură simplă, maturitate tehnică ridicată, funcționare fiabilă a echipamentelor, cost de investiție scăzut, durată lungă de viață și caracteristici de răspuns rapid similare cu centralele pe gaz;

În contextul actual al dezvoltării energice a energiei verzi și al controlului emisiilor de carbon, emisiile de carbon au devenit cel mai mare dezavantaj al său.

2. Stocarea adiabatică a energiei aerului comprimat

Principiul de funcționare

Prin creșterea raportului de compresie într-o singură treaptă a compresorului, se obține și se stochează un grad mai ridicat de energie termică comprimată; în timpul procesului de eliberare a energiei, căldura de compresie stocată este utilizată pentru a încălzi aerul de admisie a expansoarei turbinei pentru a realiza stocarea energiei de aer comprimat fără a fi nevoie de reaprovizionare cu combustibil. În funcție de diferitele temperaturi de stocare a căldurii, poate fi împărțită în două rute tehnice: temperatură ridicată (>400℃) și temperatură medie (<400℃).

Caracteristici tehnice

Stocarea energiei de aer comprimat adiabatic la temperatură înaltă are blocaje tehnice în tehnologiile de compresie la temperaturi ultra-înalte și de stocare a căldurii solide la temperatură înaltă, ceea ce le face dificil de realizat;

Echipamentul cheie de stocare a energiei cu aer comprimat adiabatic la temperatură medie are tehnologie matură, cost rezonabil, stabilitate și controlabilitate puternică a sistemului și capacitatea de stocare a mai multor energie și aprovizionare cu mai multe energie, care este ușor de realizat aplicație de inginerie.

3. Stocarea de energie izotermă a aerului comprimat

Principiul de funcționare

Compresia și expansiunea aerului sunt realizate printr-un proces cvasiizotermic. În timpul procesului de compresie, căldura de compresie și energia potențială a presiunii sunt separate în timp real, astfel încât aerul comprimat să nu experimenteze o creștere mare a temperaturii; în timpul procesului de expansiune, căldura de compresie stocată este reintrodusă în aerul comprimat în timp real, astfel încât aerul comprimat să nu experimenteze o scădere mare a temperaturii.

Caracteristici tehnice

Avantajele stocării de energie izotermă a aerului comprimat sunt structura simplă a sistemului și parametrii de funcționare scăzuti, dar puterea sa instalată este în general mică, eficiența stocării energiei este scăzută, iar procesul de compresie izotermă și procesul de expansiune sunt dificil de realizat. Este potrivit doar pentru scenarii de stocare a energiei de capacitate mică.

4. Stocarea energiei de aer comprimat nesuplimentar compozit

Principiul de funcționare

Energia solară termică, energia geotermală și căldura reziduală industrială pot satisface toate nevoile de încălzire ale sistemului de stocare a energiei cu aer comprimat în timpul procesului de extindere. Acest sistem care realizează stocarea nesuplimentară a energiei aerului comprimat prin combinarea mai multor sisteme energetice se numește sistem compozit de stocare a energiei aerului comprimat, iar principiul său de funcționare este similar cu cel al stocării de energie adiabatică a aerului comprimat.

Caracteristici tehnice

Sistemul compozit de stocare a energiei cu aer comprimat are o capacitate puternică de stocare a mai multor energie și de alimentare cu mai multe energie, care poate realiza stocarea, conversia și utilizarea diferitelor forme de energie, satisface diferite forme de cerere de energie și poate îmbunătăți eficiența completă de utilizare a energia sistemului.

5. Stocarea energiei aerului lichefiat la adâncime

Principiul de funcționare

Stocarea energiei aerului lichefiat adânc la rece este similară stocării de energie adiabatică a aerului comprimat în ceea ce privește compresia, expansiunea și stocarea căldurii. Diferența este că stocarea energiei din aer lichid adaugă un sistem de stocare la rece, care include răcirea, lichefierea, separarea, stocarea aerului în timpul stocării energiei și gazeificarea aerului în timpul eliberării de energie.

Caracteristici tehnice

Cel mai mare avantaj este că aerul este stocat sub formă lichidă la presiune normală, cu densitate mare de stocare a energiei, ceea ce poate reduce foarte mult volumul sistemului de stocare a gazelor și poate reduce dependența centralei de condițiile terenului. Cu toate acestea, datorită adăugării unui sistem de depozitare la rece, structura sistemului este mai complicată.