压缩空气储能关键技术及应用展望.pptx

清华大学电机系 电力系统国家重点实验室 压缩空气储能关键技术 及应用展望 一、研究背景 二、研究现状 三、压缩空气储能系统(TICC500 ) 四、应用前景展望 2 / 59 1.1 大规模储能技术的研究意义 3 / 59 1.1 大规模储能技术的研究意义 构建坚强的智能电网是我国未来电网的发展方向 1、实现新能源的规模接入 2、提高电网的输送能力和电网的稳定性 3、保障供电安全性、可靠性 4、实现高度信息化、自动化、互动化 “十三·五”规划中明确指出 “适应大规模跨区输电和新能源发电并网的要求，加快现代电网体系建 设，进一步扩大西电东送规模，完善区域主干电网，发展特高压等大容量、 高效率、远距离先进输电技术，依托信息、控制和储能等先进技术，推进 智能电网建设，切实加强城乡电网建设与改造，增强电网优化配置电力能 力和供电可靠性。” 4 / 59 1.1 大规模储能技术的研究意义 屋顶光伏 微型风力发 电机 插电式混合动力车 需求侧管理 智能计量 计费 分布式储能 分布式风 力发电 热泵/分布式热电联供 屋顶光伏 智能 传感器 CHP/ district heating network 智能 传感器 并网可再 生能源 集中式电 网储能 智能 变电站 核电 燃煤（气） 火电厂 燃料 排放控制 氢能发电 煤、天然气、氢、生物 质等的燃料运输网络 生物质能 水电 变电站 相邻电网的 HVDC互联 智能 变电站 FACTS FACTS 暖通系统动态 控制 小型储能 储能技术广泛应用于未来智能电网以及能源互联网建设的发电、输电、配电、用电4 大环节，尤其是大规模储能技术是实现构建坚强智能电网的关键之一。 大规模物理储能技术主要是抽水蓄能（受地形、水资源限制）和压缩空气 储5能/ 59 1.2 大规模储能技术的对比 抽水蓄能 优势：大功率，大容量，低成本 劣势：场地要求特殊 电池储能 优势：高能量密度，高效率 劣势：寿命限制，环保约束 压缩空气储能 优势：大功率，大容量 劣势：空气能量密度低,常规CAES 需要天然气补燃 抽水蓄能、电池储能均存在若干局限性，非补燃压缩空气储能（NSF-CAES，non- supplementary fired Compressed Air Energy Storage）是智能电网的可行选择 6 / 59 1.2 大规模储能技术的对比 压缩空气储能 优点 不受地理条件限制 无资源约束，工作介质为空气 环境友好 寿命长，设计寿命大于40年 冷-热-电三联供，综合效率高 不足 储能密度低 需要巨大的储气室，选用地下洞穴储气，选址困难 7 / 59 1.3 压缩空气储能的作用 聚纳新能源 提高聚纳大规模风力发电和光伏发电系统的能力 削峰填谷 在负荷低谷时吸纳多余发电能力，并在高峰时向 电网馈电 增加旋转备用 可等效为功率和电压均可调的同步发电系统，且 响应迅速 弃风电力供暖 利用CAES的冷热电三联供，通过存储弃风电， 来进行供暖 8 / 59 全世界范围内投运或在建的压缩空气储能电站共10处（投运5处，在建5处）， 装机容量1.26GW（投运435MW, 在建825MW）。 目前，我国还没有投运的压缩空气储能电站。 名称 国 容量(MWh) 功率等级(MW) 储气装置 效率(%) 用途 Huntorf 德 580 290 矿洞31万m3 42 调峰、调频、旋转备用、黑启动 Mcintosh 美 2860 110 岩盐层28.3万m3 54 调峰、调频、旋转备用 PGECAU 美 3000 300 地下储罐 涉密 调峰、调频、旋转备用、平滑可再生能源 ATK 美 0.06 0.08 储气罐 涉密 电气票据管理、施工现场供电 Texas 美 500 1 岩洞 涉密 平滑可再生能源 Apex 美 33285 317 岩洞 建设中 平滑可再生能源、调频、黑启动、爬坡支撑 SustainX 美 1.5 1.5 储气罐 建设中 平滑可再生能源、爬坡支撑、输电阻塞缓解、备用 NextGen 美 40.5 9 储气罐 建设中 调峰、调频、旋转备用、平滑可再生能源、黑启动 Highview 英 2.45 0.35 储气罐 建设中 调峰、调频、旋转备用、平滑可再生能源 Adele 德 1000 200 储气罐 建设中 调峰、供电 9 / 59 德国：1978年，建成了世界上第一个商业性的CAES电厂——Huntorf 储气方式：地下洞穴 装机容量：290MW 储气体积：31万m3 充气时间：8小时 发电时长：2小时 系统效率： 46%（含天然气补燃 ） 19%（去除天然气补燃） 每次发电消耗天然气：10万立方米 10 / 59 美国：1991年，建成了世界上第二个商业性的CAES电厂——McIntosh 储气方式：地下洞穴