將棄光風水能源回收的壓縮空氣儲能系統(tǒng)

自從有電力系統(tǒng)以來，人類碰到的最大難題是電能不能大規(guī)模的、工程化、長壽命的存儲，如果這個問題解決了，很多問題都迎刃而解。它的經濟性、安全性、電能質量、風電和太陽能帶來的波動等等問題都可以解決，在這方面人類還沒有徹底的解決問題。

中國作為一個人口大國，將來向城鎮(zhèn)化發(fā)展，在這個過程中將涌現(xiàn)出數(shù)以十萬計的中小型城鎮(zhèn)，它既不是城市，也不是農村，而是一個小的城鎮(zhèn)，在中國會井噴式的發(fā)展，這樣中國就會建很多的智能微網。每一個微網如果都單獨的跟大電網相連，則需要用很多的變壓器，整個配網將變得混亂，并且空載變壓器太多，會增加低壓側損耗。

在此背景下微電網、智能微電網成為熱門話題，但里面缺少儲能系統(tǒng)，它就不能構成智能微網。足夠的儲能設備和能夠快速響應、大規(guī)模、長壽命的儲能設備是建設智能微網、更好地利用太陽能和風能，以及小水電等等清潔能源所不可缺少的基礎，儲能系統(tǒng)是建設一個智能微網的一個必要條件。然而，儲能系統(tǒng)至今還是一項難以完全攻克的難題，各國各科研機構都在找尋合適的解決方案，2015年12月11日在2015兩岸四地綠色能源協(xié)同創(chuàng)新論壇暨深圳第十屆洗能源科技年會上，中國科學院院士、清華大學教授盧強院士介紹了一項新的儲能系統(tǒng)發(fā)明專利，吸引了眾多關注。

壓縮空氣儲能系統(tǒng)

據(jù)了解，現(xiàn)在大量清潔能源被放棄，比如中國風電裝機世界第一，但風機的平均年利用小時數(shù)不到1700小時，其它風電都被丟棄掉了。

最近，有了一項新的發(fā)明專利將這些丟棄掉的風電、光電、小水電進行合理再利用，使用的是壓縮空氣儲能系統(tǒng)應用。壓縮空氣儲能系統(tǒng)也叫壓氣儲能電站(簡稱CAES)，這樣的儲能系統(tǒng)在造價上、靈活性、可靠性完全可以跟抽水蓄能系統(tǒng)匹配。

發(fā)明這項專利的是中國科學院院士、清華大學教授盧強院士團隊，他在2015兩岸四地綠色能源論壇上向眾人介紹了該儲能系統(tǒng)的原理：“這些綠色的清潔能源我們都應該把它儲存起來加以利用，是我們發(fā)明這個系統(tǒng)的初衷。它的原理是把空氣用壓縮空氣機進行壓縮，壓縮到多少壓力呢?10兆帕到12兆帕，也就是100到120個大氣壓。壓縮下來的空氣就把它儲存在能夠承受這么大壓強的儲氣空間，儲存了以后，需要發(fā)電的時候，有一個調速器可以調節(jié)出口的風量，不擠壓的空氣的分子有了出路以后，它會沿著你的管道高速噴射至氣輪機，氣輪機帶動發(fā)電機組發(fā)電，這就是整個的原理。”

據(jù)盧強院士介紹，為了想盡辦法、提高效率，還使用了其它設備，這里面最重要的一點是儲熱，他說：“我們在壓縮空氣當中必然會產生大量的壓縮熱，這個壓縮熱如果不用冷卻水去冷卻，溫度最終會上升到1850度，所以必須要讓它冷卻，這個冷卻是常溫的水進來，高溫的水出去，這個水能到100度，這是一個熱的資源，大量的熱水儲存起來冬季供暖。在東北和華北，如果我們建設足夠多的壓縮空氣儲能發(fā)電站，就可以把那些燒煤供暖的鍋爐取代，我們的天空至少會藍一點，因為現(xiàn)在一到冬季，污染就特別嚴重，這顯然是供暖小鍋爐造成的。”

據(jù)了解，目前這個項目受到國家電網公司的支持，在安徽省蕪湖市高新開發(fā)區(qū)建立了科學實驗示范工程，一個真正的500千瓦的壓縮空氣儲能發(fā)電站，系統(tǒng)占地1000平米，目前已經建成并通過驗收，取得了中美兩國的發(fā)明專利授予。

“系統(tǒng)一直運行至今，完全正常，所有參數(shù)符合最初的設計值，說明我們的設計理念、方法、理論是正確的。”盧強表示，下一步將建設更大的工程，計劃建20兆瓦電站，逐漸積累，而且是分散形式，不集中在一個地方。

關于成本

據(jù)盧強院士介紹，一個20兆瓦的正規(guī)工程需要約1.8個億人民幣投入，系統(tǒng)一小時可以發(fā)電2萬度電。

他表示，用的是廢棄的電，你不用，它的價值是零，你用了它，不會超過3分錢一度，按照正規(guī)的價錢賣出去，一度電能夠收益5毛錢。回收期我精確的算過，是6.5年回收，總投資1.8個億。一度電凈收益5毛錢，這是非常保守的估計。

據(jù)介紹目前該系統(tǒng)最小可做到100千瓦，可用于一個家庭或小區(qū)，需要配置隔音設備，以避免壓縮空氣的噪音。但是壓縮空氣儲能系統(tǒng)也有弊端，即抽水蓄能對條件的要求很高，它有很高的地理條件的限制，不是什么地方都可以做的，還存在改進空間。