CIES2024|| 清华四川能研院郑天文:新型压缩空气储能系统关键技术及应用-中国储能网
2024 03/28 11:02:59
来源:中国储能网

CIES2024|| 清华四川能研院郑天文:新型压缩空气储能系统关键技术及应用

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作者:中国储能网新闻中心

  中国储能网讯:3月10-13日,由工业和信息化部节能与综合利用司指导,中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十四届中国国际储能大会暨展览会(简称“CIES”)在杭州国际博览中心召开。

  CIES大会以“共建储能生态链,共创储能新发展”为主题,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

  来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的2011余家产业链供应链企业, 53417位线上注册嘉宾将参加本届CIES大会,储能网视频号线上直播11万人参与观看与交流。其中300余家企业集中展示了储能产品,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证、飞轮储能、液流电池、熔盐储热、压缩空气储能等新型储能全产业链。

  3月11日下午,清华四川能源互联网研究院压缩空气储能研究所正高级工程师郑天文受邀在长时储能技术及应用专场分享主题报告,报告题目为《新型压缩空气储能关键技术及应用》。以下为报告主要内容:

  郑天文:尊敬的各位领导,专家大家下午好!

  我是来自清华压缩空气储能团队的郑天文。安徽佑赛科技是我们压缩空气储能产业公司。我给大家介绍一下我们在新型压缩空气储能关键技术和应用的成果。

  我们知道近年来风光、新能源发展十分迅猛。而且由于风光波动性,占比越来越高,导致更加严重的弃风弃光问题,消纳问题日益严重。

  电网峰谷差调节导致用电的负荷曲线发生了变化。以前负荷曲线是两三个比较小的波峰。现在峰谷差越来越大,变成了所谓的鸭子曲线。从骆驼曲线到鸭子曲线的变化,体现了电网对电力需求灵活性调节的要求。

  储能作为有序的电能充和放,储能和势能的过程,更有利于移风填谷和平移的波动。先进的储能技术解决弃风弃光,实现削峰填谷最有效的经济手段之一。从近10多年国家对储能政策激励引导来看,储能从2012年被提上能源局的策略,到2017年当时是储能的元年,2018年电池储能开始爆发式的发展和增长。2017年提到了压缩空气储能,当时压缩空气储能这个产业没有出来。

  在后面每一年国家政策里面,压缩空气储能资源日益突出,尤其在2022年国家发改委公布交易策略之后,随着商业化电站的运行,压缩空气储能给行业带来了更大的信心。2023年压缩空气储能规划布局的装机容量也比较大。

  我重点讲一下压缩空气储能具有几大优势。一个是规模优势。

  压缩空气储能是物理储能里面可以对标抽蓄,是最具有前景大规模应用的物理储能技术之一,具有转动惯量,对电网具有天然的友好性。

  第二个,具有成本优势。压缩空气储能具有比较大的下降成本空间,尤其在建设和运营成本,全寿命周期来看,度电成本相对比较低,具有比较好的经济性。

  另外,具有寿命优势。寿命比较长,通过较好的运维可以达到40年左右,并且效率达到60-70。整体来说能够接近抽水蓄能电站。

  建设上具有一定的优势,可以选择比较灵活,而且建设周期1-2年,周期比较短,容量也可以扩展。还有安全优势。是物理储能,具有本质安全的特征,可靠性也比较高。而且采用零碳的方式,环境友好性比较高。

  压缩空气储能主要有两类技术路线,最早的是国外提出的补燃式压缩空气储能,它主要利用天然气补燃加热压缩空气驱动发电,整体看效率比较低,排放比较高。这两座压缩空气储能电站是商业化运行的,而且运行时间都是长达三四十年了。

  另外非补燃式压缩空气储能。主要将空气压缩过程中产生的热量储存起来,并在适能的过程中加热压缩空气,驱动发电。根据不同的温度区域可以分为高温,中温,低温不同的技术路线。目前整个压缩空气储能行业还是采用中温和低温路线为主。

  介绍一下我们团队在13年前提出了基于压缩热回馈的非补燃压缩空气储能技术,先后进行了低温蓄热和中温蓄热技术路线的验证。目前国内很多压缩空气储能电站都是源于这条以后路线。

  这是它的基本原理图,非常简洁,我们驱动压缩机进行空气的压缩,进行势能和热能的分别存储,在发电的时候进行混合发电,可以看到是冷热电三联供的系统,整个系统综合效率相对比较高。

  这是我们两大创新。一个是技术创新。我们针对一些关键科学问题,围绕压缩空气储能整个全流程,全环节开展相关的技术攻关,填补了很多技术空白。我们都有相关研究成果。

  简单回顾我们在压缩空气储能领域做的工程费用方面的成果。我们成为第一代压缩空气储能电站,采用低温介质,现在国内有很多采用这个技术路线,主要实现压缩空气储能从概念到电站运行的过程,实现了0-1的突破,这套系统在当时2013年效率是国际领先的,也是采用非补燃压缩空气储能电站的技术路线,实现了压缩热的回馈。

  第二套系统我们采用第二代,用中温导热油介质提高储存的温度,实现效率的提升。同时利用光热系统补热,提高储热温度,系统效率达到50%,比之前小系统提高10%。

  通过两套压缩空气储能系统,充分论证了我们所提的非补燃压缩空气储能技术路线是完全可能的。

  第三个系统是我们在江苏做的六万装机的盐穴压缩空气储能电站,这是国家级的示范项目,是目前在我国投产运行两年多的项目。获得中央电视台、人民网的报道。这个电站给我们做压缩空气储能行业带来了一些信心,推动了实现压缩空气储能产业化的进程。

  整体来说,我们团队十年磨一剑,引领了这个行业的发展。从小试的电站,最后商业化投产的电站,包括目前正在开发主导建设的一些电站的规划建设。

  谈一下压缩空气储能的应用场景。源网荷+储,储在三个环节里可以灵活应用和存在的。压缩空气储能有独特的优势,可以作为独特储能电站,也可以作为共享储能,具有冷热电联供的特性,还可以作为能量枢纽。在电网侧,压缩空气储能具备调峰调频,还有转动惯量的特点,能够更好的提高电网安全性和稳定性。

  电源侧压缩空气储能与光伏,风电甚至现在国家将要提出火电降碳计划,和火电的结合,可以更好的与电源侧结合,提高电源的消纳率。

  负荷侧利用特性,压缩空气储能更好的提高综合的利用率。压缩空气储能在产业化推广的路径上前进非常广阔,大有可为。

  最后愿意于各位共同推动压缩空气储能的产业健康发展,谢谢。

【责任编辑:孟瑾】