压缩空气储能有望后来居上
根据2008年的数据,抽水蓄能在国际储能市场中容量最大,占总装机容量的99%;排名第二的是压缩空气储能,占0.5%;剩下包括各种电池在内的所有其他形式占0.5%。
据科学时报报道,除了抽水蓄能的“霸主”地位无法撼动,最有希望实现大幅增长的就是压缩空气储能。
今年3月,中科院工程热物理所研究员陈海生指出,一旦目前世界上在建的6吉瓦电站建成,压缩空气储能在总储能装机容量中的比例将迅速提高到3%~5%。
在各种储能技术中,抽水蓄能在规模上最大,达到上千兆瓦,技术也最成熟;压缩空气储能次之,单机规模在百兆瓦级别;化学储能规模较小,单机规模一般在兆瓦级别或更小。
实际上,为了输出西北丰富的风能资源,我国一直迫切需要配备大规模的储能装置。但很多地区并不具备建设抽水蓄能电站的自然条件,这就需要其他的储能手段。
然而,在国外已是成熟技术的压缩空气储能在我国却颇为陌生,不仅几乎没有产业基础,甚至连理论研究都不多。
究其原因,是压缩空气储能自身的技术特性使得其在我国很难推广。陈海生更是直言不讳:如果固有的“硬伤”无法克服,压缩空气储能在中国只有死路一条。
而记者在采访中了解到,工程热物理所刚刚启动示范的创新型压缩空气储能装置,在设计上有别于现有的传统装置,力图克服原有缺陷,打造适合中国国情的新型压缩空气储能电站。
压缩空气储能的两大优势使其成为一种重要的储能手段。首先,压缩空气储能在规模上仅次于抽水蓄能,如德国一座电站的规模达到290兆瓦。其次,技术成熟,已经实现大规模商业化应用。
之所以说其技术成熟,主要是由于压缩空气储能是一种基于燃气轮机的储能技术。只不过,压缩空气储能的原理是将燃气轮机的压缩机和透平分开,在储能时,用电能将空气压缩并存于储气室中;在释能时,高压空气从储气室释放,进入燃烧室膨胀做功发电。
“实际就是让压缩机和透平分时工作,从而起到调峰的作用。”陈海生解释说。
1949年,压缩空气储能的第一个专利在美国问世。1978年,第一台商业运行的压缩空气储能机组在德国诞生。
由于技术成熟、规模较大,压缩空气储能的成本较低,大约为3000~5000元/千瓦,是成本最低的一种储能方式。而且寿命长,通过维护可以达到40~50年,接近抽水蓄能的50年。压缩空气储能的响应时间和抽水蓄能也接近,启动时间约5~10分钟,比电池、电容、飞轮储能响应时间慢。但容量更大,单机容量在100~300兆瓦,小型的也可做到10兆瓦。
未来完善的储能系统要多种储能方式相配合。如电池、电容、超导、飞轮等主要用于提高电网质量,防止发生突然断电。而压缩空气储能和抽水蓄能主要用于削峰填谷和电能管理通过峰谷电价获利,也可用于容量型的备用电源。
陈海生特别指出,压缩空气储能适合用于大规模风场,因为两者有天然的结合优势: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。据悉,国外有类似示范电站在建。