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压缩空气储能属于物理储能方式的一种，它与抽水蓄能齐名，无论是存储时间、放电功率,还是运行寿命，都有着卓越的表现，电能转换效率也是直逼抽水蓄能，有多高呢？ 近日，我国金坛盐穴压缩空气储能电站“倒送电”一次成功，标志着中国首创的世界首个非补燃压缩空气储能电站建设已经进入并网发电倒计时阶段。  啥是盐穴压缩空气储能电站？ 目前较为成熟的大规模储能技术主要有抽水蓄能、电化学储能以及压缩空气储能。  抽水蓄能技术成熟、效率较高、成本较低，然而其建设受到严格的地理生态条件限制，不仅需要丰富的水资源，还需具备可以建设上库下库的地理地质条件推广应用存在一定局限性。 电化学储能具有响应迅速、转换效率高等优点，但是受制于造价、寿命以及环保等问题，其大规模的应用受到一定的限制。  相比而言，压缩空气储能(compressed air energy storage，CAES)对地理条件要求较低，成本也与抽水蓄能相似，并且储能容量大，技术可靠，运行寿命长，是目前大规模储能领域极具潜力的发展方向之一。 大规模压缩空气储能技术是实现电网削峰填谷，解决风电、光伏等波动性新能源并网消纳问题的有效手段。 但是，传统的以高压容器为主的储气模式建设成本较高，限制了其装机容量和推广应用。电能转换效率仅仅可以达到40%-55%，相比抽水蓄能的75%，效率还比较低。  盐穴储气具有建设成本低、占地面积小、技术成熟、密封性好、储气压力高、安全稳定等优点，可以满足大规模先进绝热压缩空气储能的储气技术需求，电能转换效率可以提升至60%以上。 非补燃压缩空气储能真的是空气发电吗？ 目前压缩空气系统存在着诸多问题，其中最重要的是其与抽水蓄能一样太受地理条件约束，建造压缩空气系统，需要特殊的地理条件来作为大型储气室，如高气密性的岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等，这一限制是影响这项技术推广的重要因素之一。 从是否助燃方式上讲，则包括补燃式和非补燃式两种。当前，国际上投入商运的压缩空气储能系统主要为补燃式。  资料显示，目前世界上已有2座商业运行的压缩空气储能电站，分别是1978年建设的德国Huntorf电站和1991年建设的美国McIntosh电站，两座电站至今仍运转良好。 但由于这两座电站都采用天然气进行补燃，故存在燃料依赖和排放污染等问题。  随着能源结构调整、气候环境变化及可再生能源发展等多方面压力的不断增大，国际上掀起了非补燃CAES技术研究热潮。 非补燃系统是在传统补燃式压缩空气储能的基础上发展而来，主要包括2 个核心技术环节：一是压缩储能时，通过增加回热系统，将压缩过程中产生的压缩热回收并储存；二是释能发电时，利用存储的压缩热加热进入透平的高压空气，以摒弃燃料补燃。  通过压缩热的循环利用，非补燃CAES摒弃了传统压缩空气储能的燃料补燃技术路线，实现了系统运行过程中无燃烧、零碳排，因而是一种清洁的大规模物理储能技术。 金坛盐穴压缩空气储能工程便是采用了更为先进的非补燃式压缩空气储能技术，可将电能转换效率提升至60%以上，全过程无燃烧、无排放。  我国盐穴多吗？上哪去找那么大的盐穴？ 盐穴储气库是压缩空气储能系统储电和发电2 大环节的重要纽带，而大容量稳定储气是实现盐穴压缩空气储能系统存储和释能的关键所在。 所谓盐穴，即地下盐层被开采后形成的腔穴，盐穴储气室通常位于地下几百米至上千米。  我国地下盐矿储量储量超过1万亿吨，盐穴资源主要分布于西北、华北、华东等新能源资源丰富区或负荷密集区，同时具备年造500万立方米盐穴的能力。 截至目前，金坛拥有地下盐穴储气库约1000万立方米，理论上可以建设超过4000兆瓦的压缩空气储能电站。  目前，我国大多数盐穴处于闲置状态，据统计，每年新增的盐穴可供建5000兆瓦压缩空气储能电站。 若能充分利用闲置盐穴资源，加紧配置建设盐穴压缩空气储能系统，一则可以提高新能源消纳能力，二则可以替代建设常规调峰电源。可谓是好处多多。  非补燃盐穴压缩空气储能的关键技术有哪些？ 盐穴压缩空气储能系统包含压缩热能和压力势能存储和释能2个基本环节，同时涉及高负荷离心压缩机设计、高效热交换、大容量盐穴储气、宽工况透平发电及控制等多项关键技术。 一套完整的压缩空气系统五大关键设备组成包括：压缩机、冷却器、压力容器、回热器、涡轮机以及发电机。 不同于传统压缩机求，应用于压缩空气储能的压缩机需在较宽的工况范围内实现高负荷高效运行，同时要具备系统变工况运行时对背压(盐穴储气库压力)等参数变化的高度适应性。 压缩空气储能系统释能发电过程中盐穴储气库的储气压力将持续降低，传统阀门节流调压技术将造成较大的压力能损失。同时，网侧应用需求对压缩空气储能系统提出了较宽负载范围的变工况运行要求，为此需要发展宽工况透平膨胀机设计技术。 盐穴储气具有建设成本低、占地面积小、技术成熟、密封性好、储气压力高、安全稳定等特点，能够有力支撑压缩空气储能系统的储气技术需求。 由于储气室容积的增大，系统运行过程中储气室工作压力区间以及压缩机背压和空气透平进气压力波动范围随之变小，从而显著改善压缩机和透平的运行工况，大幅提高系统运行效率。 非补燃盐穴压缩空气电能转换效率可达60%以上，靠不靠谱？ 据了解，金坛盐穴压缩空气储能项目一期规模是60兆瓦，储能容量为300兆瓦时，一个储能周期储存的电量可达到30万度电，预计年发电量约1亿千瓦时。二期项目规模计划400兆瓦，三期项目规模预计达到1000兆瓦以上。 综合考虑设备的国产化制造水平及系统实际运行过程中的能耗，金坛压缩空气储能国家示范项目的电能转换效率将达到55%~61%。 未来，随着后续压缩空气储能电站装机容量的增大，设备制造工艺的提升以及绝热压缩技术水平的提升，电能转换效率有望达到60-70%，直接比肩抽水蓄能电站75%的转换效率。 我国盐穴资源丰富，盐穴建造和使用技术成熟，为开展盐穴储气压缩空气储能提供了便利条件。新型电力系统重点要解决新能源的消纳，储能需求将会不断增长。 非补燃盐穴压缩空气储能作为储能量级唯一可与抽水蓄能相媲美的大规模储能，将会越来越受到青睐。关键其可以不需要借助传统化石能源加热压缩空气，能够真正做到碳中和。未来在我国能源电力领域将具有广阔的应用前景。 |
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