Teknologi penyimpanan tenaga udara termampat

Udara termampat simpanan tenaga menggunakan lebihan elektrik sistem kuasa semasa tempoh beban rendah. Pemampat udara digerakkan oleh motor elektrik untuk memampatkan udara ke dalam gua bawah tanah berkapasiti besar tertutup sebagai ruang simpanan gas. Ia juga boleh menjadi lombong terbiar, tangki gas dasar laut yang tenggelam, gua, telaga minyak dan gas yang telah tamat tempoh, atau telaga simpanan gas yang baru dibina. Apabila sistem kuasa menjana tenaga elektrik yang tidak mencukupi, udara termampat dicampur dengan minyak atau gas asli melalui penukar haba dan dibakar, dan kemudian dimasukkan ke dalam turbin untuk menjana elektrik.

Sistem CAES terutamanya merangkumi komponen utama seperti penjana, pemampat, kebuk pembakaran, kebuk penyimpanan gas, pengembang dan motor elektrik, dan dibahagikan kepada dua proses: penyimpanan tenaga dan pelepasan tenaga. Dalam proses penyimpanan tenaga, tenaga boleh diperbaharui seperti kuasa angin dan kuasa fotovoltaik digunakan untuk memacu pemampat untuk memampatkan udara dan menyimpan udara bertekanan tinggi di dalam ruang simpanan gas; dalam proses pembebasan tenaga, udara bertekanan tinggi dalam ruang simpanan gas memacu pengembang untuk menjana elektrik.

Storan tenaga udara termampat boleh dibahagikan kepada dua proses kerja asas: penyimpanan tenaga dan pelepasan tenaga:

Apabila menyimpan tenaga, motor memacu pemampat untuk menyerap udara dari persekitaran, memampatkannya ke keadaan tekanan tinggi, dan menyimpannya dalam peranti penyimpanan gas. Dalam proses ini, tenaga elektrik ditukar kepada tenaga dalaman udara termampat.

Apabila melepaskan tenaga, udara termampat yang disimpan dalam peranti penyimpanan gas memasuki turbin udara untuk mengembang dan menjana elektrik. Tenaga dalaman dan tenaga potensi yang terkandung dalam udara termampat ditukar semula kepada tenaga elektrik dalam proses ini.

Peranan penyimpanan tenaga udara termampat

1. Penyimpanan tenaga berkuasa tinggi

Kuasa satu unit boleh mencapai ratusan megawatt, dan kuasa boleh diselaraskan dalam masa nyata semasa operasi sebenar.

2. Penyimpanan tenaga jangka panjang

Penyimpanan tenaga jangka panjang untuk penjadualan harian, mingguan atau bermusim boleh dicapai.

3. Bekalan kuasa jangka panjang

Bekalan kuasa jangka panjang boleh dicapai dengan melaraskan kuasa keluaran.

4. Penyimpanan berbilang tenaga dan bekalan berbilang tenaga

Keupayaan penyimpanan dan bekalan berbilang tenaga boleh digabungkan dengan haba suria, geoterma dan haba sisa industri sebagai hab tenaga untuk sistem tenaga bersih.

Klasifikasi storan tenaga udara termampat dan laluan teknikal Klasifikasi storan tenaga udara termampat

1.Penyimpanan tenaga udara termampat pembakaran tambahan

Prinsip kerja:

Melukis pada kitaran kuasa gas, penunu ditetapkan di hadapan pengembang sistem penyimpanan tenaga udara termampat, dan gas asli dan bahan api lain dicampur dengan udara termampat untuk pembakaran untuk meningkatkan suhu pengambilan udara pengembang turbin udara.

Ciri teknikal

Struktur mudah, kematangan teknikal yang tinggi, operasi peralatan yang boleh dipercayai, kos pelaburan yang rendah, hayat perkhidmatan yang panjang, dan ciri tindak balas pantas yang serupa dengan loji kuasa gas;

Dalam konteks semasa membangunkan tenaga hijau secara bersungguh-sungguh dan mengawal pelepasan karbon, pelepasan karbon telah menjadi kelemahan terbesarnya.

2. Penyimpanan tenaga udara termampat adiabatik

Prinsip kerja

Dengan meningkatkan nisbah mampatan satu peringkat pemampat, gred tenaga haba termampat yang lebih tinggi diperoleh dan disimpan; semasa proses pelepasan tenaga, haba mampatan yang disimpan digunakan untuk memanaskan udara masuk pengembang turbin untuk mencapai simpanan tenaga udara termampat tanpa memerlukan penambahan bahan api. Mengikut suhu penyimpanan haba yang berbeza, ia boleh dibahagikan kepada dua laluan teknikal: suhu tinggi (>400 ℃) dan suhu sederhana (<400 ℃).

Ciri teknikal

Storan tenaga udara termampat adiabatik suhu tinggi mempunyai kesesakan teknikal dalam pemampatan suhu ultra tinggi dan teknologi penyimpanan haba pepejal suhu tinggi, menjadikannya sukar dicapai;

Peralatan utama storan tenaga udara termampat adiabatik suhu sederhana mempunyai teknologi matang, kos yang berpatutan, kestabilan dan kebolehkawalan sistem yang kukuh, dan keupayaan storan berbilang tenaga dan bekalan berbilang tenaga, yang mudah untuk merealisasikan aplikasi kejuruteraan.

3.Penyimpanan tenaga udara termampat isoterma

Prinsip kerja

Mampatan dan pengembangan udara dicapai menggunakan proses separa isoterma. Semasa proses mampatan, haba mampatan dan tenaga potensi tekanan diasingkan dalam masa nyata, supaya udara termampat tidak mengalami kenaikan suhu yang besar; semasa proses pengembangan, haba mampatan yang disimpan disalurkan semula ke udara termampat dalam masa nyata, supaya udara termampat tidak mengalami penurunan suhu yang besar.

Ciri teknikal

Kelebihan penyimpanan tenaga udara termampat isoterma adalah struktur sistem yang mudah dan parameter operasi yang rendah, tetapi kuasa terpasangnya secara amnya kecil, kecekapan penyimpanan tenaga adalah rendah, dan proses mampatan isoterma dan proses pengembangan sukar dicapai. Ia hanya sesuai untuk senario penyimpanan tenaga berkapasiti kecil.

4.Storan tenaga udara termampat bukan tambahan komposit

Prinsip kerja

Tenaga haba suria, tenaga geoterma dan haba sisa industri semuanya boleh memenuhi keperluan pemanasan sistem penyimpanan tenaga udara termampat semasa proses pengembangan. Sistem ini yang merealisasikan storan tenaga udara termampat bukan tambahan melalui gabungan sistem tenaga berbilang dipanggil sistem storan tenaga udara termampat komposit, dan prinsip kerjanya adalah serupa dengan storan tenaga udara termampat adiabatik.

Ciri teknikal

Sistem penyimpanan tenaga udara termampat komposit mempunyai keupayaan kuat penyimpanan pelbagai tenaga dan bekalan berbilang tenaga, yang dapat merealisasikan penyimpanan, penukaran dan penggunaan pelbagai bentuk tenaga, memenuhi bentuk permintaan tenaga yang berbeza, dan meningkatkan kecekapan penggunaan komprehensif bagi tenaga sistem.

5. Penyimpanan tenaga udara cecair dalam sejuk

Prinsip kerja

Storan tenaga udara cecair sejuk dalam adalah serupa dengan simpanan tenaga udara termampat adiabatik dari segi pemampatan, pengembangan dan penyimpanan haba. Perbezaannya ialah storan tenaga udara cecair menambah sistem storan sejuk, yang merangkumi penyejukan, pencairan, pengasingan, penyimpanan udara semasa penyimpanan tenaga dan pengegasan udara semasa pembebasan tenaga.

Ciri teknikal

Kelebihan terbesar ialah udara disimpan dalam bentuk cecair pada tekanan biasa, dengan ketumpatan penyimpanan tenaga yang tinggi, yang boleh mengurangkan jumlah sistem penyimpanan gas dan mengurangkan pergantungan stesen janakuasa pada keadaan rupa bumi. Walau bagaimanapun, disebabkan penambahan sistem storan sejuk, struktur sistem menjadi lebih rumit.