压缩空气储能(CAES)是否可以替代电池?
电气/控制
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例如用于风电场等场合储电

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2021-02-01 04:24 更新 水轮机 •  820
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首先从理论上,CAES技术应该很适合用于大规模风场,因为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,此外非绝热型压缩空气储能技术还有启动速度快,自放电率低等优点,很适合储存风能。 不过这也不意味着CAES能够代替电池,CAES同样具有缺陷。

CAES有两种版本:非绝热型压缩空气(世界上仅有的两个商业CAES工厂使用此版本),需要天然气涡轮机辅助,和仅空气的CAES(包括绝热型,等温型等)。 第一种情况,尽管已经可以用于商业用途,但从根本上讲,它是传统燃气轮机的效率提升。一方面这种CAES系统的储能效率很低(低于30%),系统的投资成本高,投资回报长,且对地理环境的要求比较苛刻,需要大型的地下洞穴。而且一个问题在于,发展风能发电的一个目的就是减少使用化石燃料,减少碳排放,而绝热型CAES系统同样需要燃烧天然气...与这一目的可谓是背道而驰。此前,天然气的价格严重阻碍了天然气在电力行业中的广泛使用,因此人们希望改进燃气轮机的低效率,压缩空气系统也是解决燃气轮机的效率低下问题的一个方案,使相同量的天然气可以产生更多的能量,从而降低了单位能源成本。但是,现在天然气丰富而廉价,足以用于发电,因此市场力量已不复存在,这就是为什么目前全球只建造了两个CAES装置的原因。

第二种情况是由于对电网规模的储能系统的兴趣,这个想法是使用高效的空气循环(接近绝热或接近等温)在非高峰用电时段压缩空气,并在高峰用电时段释放空气放电。在接近等温的系统中,该过程缓慢移动以最小化热梯度,从而导致非常低的功率密度,需要大型设备,从而提高了成本。在接近绝热的系统中,则需要以最大程度地减少对环境的热损失,从而导致往返转换效率低(50-60%),自放电率较高。

因此这两种方式都有一定的局限性(甚至第二种还没有商业实例),而电池相对来说可以弥补这一问题,因为电池不使用化石燃料,没有碳排放(不过有污染),而且不受地理条件的限制,因此就目前而言不可能被替代。

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2021-02-01 06:09 更新 侧卫 •  3401