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图解压缩空气储能原理

 明哲工作室 2021-05-01

        压缩空气储能,简称CAES(Compressed-Air Energy Storage)。

        压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的多余电量,由电动机带动空气压缩机,将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴,也可以是报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井,当电力系统发电量不足时,将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧,导入轮气机作功发电。

1、模式一:储能模式

        压缩空气储能,在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气,并将空气高压密封在,如图1所示:

  图1 压缩空气储能模式        

2、模式二,发电模式

        在电网负荷高峰期,释放压缩空气,推动汽轮机发电,如图2所示。

  图2压缩空气发电模式     

3、实际运行模式

        在实际过程中,空气被压缩后,温度会升高并释放热量,所以实际使用中,需要对空气进行冷却,如图3所示

  图3 空气压缩冷却后进入储气装置

        在实际的释能发电过程中,压缩空气膨胀做功过程中,温度会下降并需要吸收热量,所以实际使用中,需要对空气进行预加热或者通过燃烧室升温,如图4所示

  图4 压缩空气膨胀发电

4、空气储能特点

        优点:压缩空气储能具有很好的调峰功能,尤其适合大规模风场场景,风能产生的机械功可以直接驱动压缩机旋转,减少了中间转换成电的环节,从而提高效率。

        不足之处:需要大型储气装置,空气储能效率较低。由于空气受到压缩时温度会升高,空气释放膨胀的过程中温度会降低。在压缩空气过程中一部分能量以热能的形式散失,在膨胀之前就必须要重新加热。通常以天然气作为加热空气的热源。

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