压缩空气储能电站的商业化进程

文章来源:阳光工匠储能网 时间:2021-10-29点击量:903

1、国外发展情况

目前,国外商业化运行的大型压缩空气储能电站主要有德国Huntorf压缩空气储能电站和美国AlabamaMcIntosh压缩空气储能电站。

德国Huntorf压缩空气储能电站是全球首座投入商业运行的压缩空气储能电站,该项目在1978 年服役,目前仍在运行中,也是当前世界上最大容量的压缩空气储能电站。机组的压缩机组功率为60MW,释能输出功率为290MW。系统将压缩空气存储在地下600m的废弃矿洞中,矿洞总容积达31m3,压缩空气的压力最高可达10MPa。机组可连续充气8h,连续发电2h。该电站平均启动可靠性97.6%。实际运行效率约为42%

Huntorf储能电站流程示意图如下图所示。在投运之初,该储能电站主要充当紧急备用电源角色,当电网内其他电源出现故障时,向电网提供有功输出支持,机组的平均启动可靠性为97. 6%,截止目前该储能电站仍在运营。在1978 年首次投用时,储能电站的压缩机组就启动将近400 次,膨胀发电机组启动次数也超过250 次;到1979 年,膨胀发电机组启动次数达到了450 次左右。自1985 年之后,Huntorf压缩空气储能电站所在的电网接入了大容量的抽水蓄能电站,电网减少了对压缩空气储能电站的调用频次。

1991年投入商业运行的美国McIntosh压缩空气储能电站(见下图),在德国Huntorf储能电站的基础上增加了膨胀机排气余热再利用系统,通过在膨胀机排气烟道上布置换热器将膨胀机排气携带热量传递给储气洞穴释放的压缩空气气流,节省天然气耗量,从而可以提高系统的热效率。该储能电站压缩机组功率为50MW,发电功率为110MW。储气洞穴在地下450m,总容积为56m3,压缩空气储气压力为7.5MPa。可以实现连续41 h空气压缩和26 h发电,机组从启动到满负荷约需9min。实际运行效率约为54%

2、国内发展情况

国内压缩空气储能研发团队主要包括中科院工程热物理研究所、清华大学等。2013年,中科院工程热物理所在河北廊坊建成了国际首套1.5 MW级非补燃超临界压缩空气储能系统示范工程,各项指标均达到或超过课题考核指标要求,储能系统效率约52%;后又于2017年在贵州毕节建成了10 MW 压缩空气储能示范平台,储能容量为40 MWh,系统采用四级压缩储能和四级膨胀发电,储气压力<10 MPa。该系统在额定工况下的效率达到60.2%

在商业化道路上,山东肥城压缩空气储能调峰电站项目于 2020年底开工建设,2021923日一期10MW机组建成并网,是我国首座商业化运行的压缩空气储能调峰电站。该项目是山东省2020年重大项目,由葛洲坝中科储能技术有限公司提供设备、技术并负责工程实施。电站地上部分占地20亩,地下部分利用“东采1-2-3-4”四口井建设1个总容量50万立方米盐穴腔体,可容载装机200MW以上。该项目成功并网发电,是我国盐穴压缩空气储能领域的重要里程碑,对缓解新能源消纳、助力国家双碳目标的实现具有重要意义。

2021930日,由中盐集团控股、华能和清华大学参股建设的江苏金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目并网试验成功。该项目获国家能源局立项,是压缩空气储能领域唯一国家示范项目,也是国家能源局和江苏省重点推进项目,一期工程发电装机60MW,储能容量300MWh,远期建设规模1000MW。依托该项目,发布了我国首个压缩空气储能电站KKS编码标准,立项压缩空气储能首个国家标准、首个电力行业标准,以及3个团体标准,逐渐形成中国压缩空气储能标准体系,具有重要的示范价值。

正在建设的张家口百兆瓦先进压缩空气储能示范项目,是国际首套100MW先进压缩空气储能项目,建设规模为100MW/400MWh,系统设计效率70.4%。项目由中储国能(北京)技术有限公司提供全套设备,技术来源为中科院工程热物理所。项目建设内容包括100MW先进压缩空气储能示范系统1套,220kV变电站1座,其余包括综合楼、供暖热站、道路、管线等配套设施等,目前各项工作进展顺利。