全球首個液態(tài)空氣儲能工廠開通運營

　　日前，英國Highview Power公司表示，正式開通運營全球第一個電網(wǎng)規(guī)模的液體空氣儲能(LAES)工廠。這個位于曼徹斯特附近的儲能容量為5兆瓦/15兆瓦時的液態(tài)空氣儲能(LAES)工廠可以為5000個家庭提供3小時的電力，以及電網(wǎng)平衡和監(jiān)管服務。

　　采用替代能源技術

　　“到2030年，全球儲能市場將累計增長到125吉瓦/ 305吉瓦時，在此期間將吸引1030億美元的投資。”彭博新能源財經(jīng)的儲能行業(yè)分析負責人Logan Goldie Scot說。“儲能系統(tǒng)成為一種新建發(fā)電或網(wǎng)絡增強的實用替代方案，特別是對于某些市場中未充分利用的電力資產(chǎn)。我們預計在此期間，儲能系統(tǒng)的持續(xù)時間將越來越長，并提供峰值容量和可再生能源集成等服務。”

　　隨著液態(tài)空氣儲能(LAES)技術已經(jīng)在電網(wǎng)規(guī)模上得到驗證，該工廠為全球更加廣泛采用液態(tài)空氣儲能(LAES)技術鋪平了道路。真正的長時間儲能對于實現(xiàn)更廣泛的可再生能源部署至關重要，可以克服太陽能和風能的間歇性，并幫助平滑電力需求的高峰和低谷。液態(tài)空氣儲能(LAES)系統(tǒng)的容量可以輕松且經(jīng)濟高效地擴展到數(shù)百兆瓦，并且可以在很長一段時間內(nèi)輕松存儲足夠大約100,000個家庭提供的電力。

　　Highview Power公司的專利技術采用了渦輪機械、發(fā)電和工業(yè)氣體領域的既定流程。液態(tài)空氣儲能(LAES)使用的組件和子系統(tǒng)是主要OEM廠商提供的成熟技術。該技術在很大程度上依賴于發(fā)電和工業(yè)氣體行業(yè)的既定流程，其已知的成本、性能和生命周期都能確保低技術風險。

　　液態(tài)空氣儲能(LAES)如何運作?

　　液態(tài)空氣儲能(LAES)，也稱為低溫儲能(CES)，是一種大規(guī)模的長期儲能技術，可以安裝在需求點。液態(tài)空氣儲能(LAES)工廠可以提供長期儲能。其流體是液化空氣或液氮(約78%的空氣)，裝機容量規(guī)模從大約5兆瓦擴展到數(shù)百兆瓦，該系統(tǒng)非常適合長時間應用。

　　液態(tài)空氣儲能(LAES)的基本原理是當空氣冷卻至-196°C(-320°F)時變?yōu)橐后w，因此可以非常有效地儲存在隔熱的低壓容器中。當電力價格更低(通常在晚上)時，使用電力將空氣從大氣中冷卻至-196°C，使用克勞德循環(huán)至液化點。占據(jù)氣體體積千分之一的液態(tài)空氣可以在大氣壓下在大型真空瓶中保存很長時間。

圖1 液態(tài)空氣能量存儲系統(tǒng)涉及三個過程：液化、存儲和回收。

　　液態(tài)空氣儲能(LAES)涉及三個核心流程(如圖1所示)：

　　(1)液化空氣

　　充電系統(tǒng)是空氣液化器，其使用電能從周圍環(huán)境吸取空氣，清潔空氣，然后將空氣冷卻至零度以下直至空氣液化。其結(jié)果可以使700升環(huán)境空氣變成1升液態(tài)空氣。

　　(2)存儲能量

　　將液態(tài)空氣儲存在低壓的隔熱罐中，可以起到儲存能量的作用。該設備已在全球范圍內(nèi)部署，用于液氮、氧氣和液化天然氣的大量存儲。工業(yè)中使用的儲存罐具有存儲大量能量的能力。

　　(3)動力回收

　　當需要動力時，液體空氣從罐中抽出并泵送至高壓?？諝庹舭l(fā)并過熱至環(huán)境溫度。這產(chǎn)生高壓氣體，然后用于驅(qū)動渦輪機。

　　在第三階段，溫度非常低的空氣被專用的高級冷藏罐排出并捕獲。這在液化過程中的稍后時間使用以提高效率。或者，該系統(tǒng)可以整合來自諸如液化天然氣(LNG)終端的工業(yè)過程的廢冷。

　　液化空氣的低沸點意味著通過引入上述環(huán)境熱量可以提高系統(tǒng)的往返效率。Highview Power公司的標準液態(tài)空氣儲能(LAES)系統(tǒng)捕獲并存儲液化過程(第1階段)產(chǎn)生的熱量，并將這些熱量集成到動力回收過程(第3階段)。該系統(tǒng)還可以在第三階段集成來自工業(yè)過程(例如火力發(fā)電或鋼廠)的廢熱，從而回收額外的能量。

　　與基于化學的技術不同，該系統(tǒng)使用熱力循環(huán)運行，該循環(huán)可以與并置的熱過程相連接，例如液化天然氣(LNG)再氣化設備、調(diào)峰設備和工業(yè)應用。這意味著它可以利用廢熱和廢冷，通過將廢熱能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的有用資源來提高主要工藝的效率。

　　在最佳環(huán)境下部署時，100兆瓦的電廠可以存儲足夠的電力，為10萬戶家庭供電。這是中型到大型儲能系統(tǒng)的最佳選擇，可以現(xiàn)場部署在需求點。

圖2顯示了25兆瓦/1125兆瓦液態(tài)空氣儲能(LAES)裝置的配置。該系統(tǒng)以及目前可用的所有儲能系統(tǒng)都需要大量空間。

　　圖2 儲能容量為2.25/125MW的液態(tài)空氣儲能(LAES)的組件包括壓縮機房、空氣凈化器、冷箱和冷膨脹機、液體空氣存儲器、低溫泵、集裝箱式電源渦輪機和發(fā)電機，2×10MW、熱交換器容器、高級冷庫、熱水儲存器、以及電氣進口和開關室。