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空气牌“充电宝”,好用!

 羊羊的地理教室 2023-04-24 发布于浙江

发展新能源,是实现全球碳中和的重要举措,为了解决电量不稳定的问题,人们把目光投向了“空气”。空气也能发电吗?利用空气“储能—发电”,到底是啥操作呢?咱们接着往下看~



 01 
   什么是压缩空气储能系统?
  

储能,指利用化学或者物理的方法,将产生的能量(主要是电能)存储起来,并在需要时释放。

而压缩空气储能就像一个“超大号的充电宝”,这个“充电宝”的具体工作过程可以分为两个环节:储能过程和释能过程。

✓ 储能:当用电需求少的时候,利用低谷电、弃风电、弃光电等过剩电力,对空气进行压缩,将高压空气密封在地下盐穴、地下矿洞、过期油气井或新建储气室中。(相当于生活中给自行车轮胎打气)

✓ 释能:在电网负荷高峰期释放压缩空气,通过推动汽轮机,带动发电机发电。(相当于打开轮胎气阀,让空气跑出来)

但空气在这一过程也有自己的“脾气”,压缩时会放热,释放时会吸热,所以具体的运行过程又可以分成两类:

✓ 补燃式:释能过程依赖大量化石燃料的燃烧补热,能耗大、污染重。

✓ 非补燃式:利用换热器和回热技术,将压缩过程产生的热量储存先起来,在释能过程进行补热。

我国科学家目前已突破非补燃技术,既提高了整个系统的
循环效率,也让整个发电全程真正实现“零”燃料消耗和零排放


 02 
   为什么要用空气来储能?

提到储能,我们更熟悉的应该是手机、电脑等智能产品所用的各类电化学电池,这一类属于化学储能,但这些储能规模都太小了。涉及大规模储能,还是要看物理储能,比如抽水蓄能压缩空气储能等方式。

过去,我国基本上是利用抽水蓄能的方式来储能。与常规水电站不同,它拥有两个水库,当电力富余时,利用电力抽水到高处储存;当电力不足时,放水发电。通过这种方式的组合,它
既是用电户,又是发电厂



尽管抽水蓄能目前技术成熟、效率高,但它的劣势也很明显:

首先,抽水蓄能电站
对地理条件要求较高,既要有一定的地势落差,又需要充足的水源,而且两个水库距离不能超过10千米,不是每个地方都能修建。

特别是三北地区
(东北、华北、西北),我国的可再生能源(太阳能、风能等)主要布局于此,对储能需求较大。但这些区域中,满足建抽水储能电站的地方却不多。

此外,抽水蓄能电站
占地面积大,水库的修建可能还会涉及库区植被淹没、以及库区移民的问题。

而压缩空气储能对地理条件要求相对较低,地区适应性更强,具有
规模大、效率高、成本低、环境友好、原料取材方便等优点,所以也越来越受到重视,这种储能技术未来发展的潜力很大。

世界上第一座商用压缩空气储能电站


 03 
   空气储存在哪?

这种靠压缩空气储能的电站,把空气存在哪里呢?

放在储气罐中吗?这当然也是一种选择,但是这么多空气,如果需要人为制造巨大的容器,成本极高。那怎么办呢?

我们的选择是
盐穴


盐穴就是盐矿开采后留下的矿洞,盐矿的开采用的是水溶开采方式,先在地表打一口井,把水注入地下,盐溶于水后再从地下把卤水抽上来,晒干了就是我们吃的盐。

而地底下则会留下矿洞,容积可达数十万立方米,具有
容积大、密闭好、稳定性高的天然优势。我国盐穴资源丰富,且多数处于闲置状态,适宜储存石油、天然气等重要战略物资。利用闲置洞穴,可以极大地降低建设成本

比如位于江苏金坛的盐穴压缩空气储能项目,就充分利用地下盐穴的优势,不仅极大地
提高了土地利用率,也增加了当地电网的调峰电量,每年的总量近1亿千瓦时。




 04 
储能的意义

● 国家战略角度:推进能源结构调整,保证用电安全

随着“双碳”目标的提出,为减少二氧化碳排放,我国能源结构迎来调整,太阳能、海洋能、风能等可再生能源被广泛利用。但是太阳会落山,风的“脾气”也难以捉摸,新能源发电的波动性和不稳定性,导致电网运行存在安全隐患。

通过储能系统,将间歇性、不稳定、不可控的可再生能源储存起来,在用电高峰期释放,使之成为
连续、稳定、可控的能源,保障国家能源安全。


● 经济发展角度:削峰填谷

不仅供给端(发电)具有波动性,需求端(用电)也存在不稳定性。

电网非常害怕起伏,就像往水管拼命灌水,但另一边排出很少,这些多余的水就会给水管带来非常大的压力。所以如果白天用电少而风电、光伏发电过多,但到了晚上用电需求大了,反而光伏停止发电,就会造成
供需的不匹配

通过储能系统,可在电力系统负荷低谷时,
消纳富余电力,在负荷高峰时向电网输电,起到“削峰填谷”的作用,从而促进电力系统的安全运行。


● 社会稳定角度:紧急备用电源

压缩空气储能不受外界电网、燃料供应等条件的限制,当电网
遭遇突发情况,如冰灾造成的断网等,该技术能确保重要单位如政府机关、医院等的正常运行,充当紧急备用电源


当今社会,人们提倡绿色的能源生产与消费模式,储能越来越重要,我们的生活离不开这个“超大型充电宝”。

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 05 
一起来做题

江苏金坛盐盆是我国主要的岩盐产地,埋深750-900米,有闲置盐穴48个,总体积超过1000万立方米。2020年8月,金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目主体工程正式开工。项目采用清华大学技术,引进华能集团电厂建设和运营的成熟经验,规划远期储能容量为一百万千瓦,最终建成华东地区大型储能基地。


答案与解析

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1. B

【解析】注意题目要求选择“独特”因素。发展清洁能源符合节能减排的全国政策支持,并非江苏金坛特有(非A)。“电厂建设和运营的成熟经验”并不一定先进(非D)。江苏金坛地区盐穴数量多,容量大,但盐穴本身不是能源资源,故选B,非C。


2. C

【解析】压缩空气储能具有“削峰填谷”的功能,而盐穴自身无法产电,只是一个存储能源的场所,所以需要突出其储能带来的影响。


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