-
壓縮氣體儲(chǔ)能技術(shù),會(huì)成為解決新能源不穩(wěn)定的關(guān)鍵嗎?
-
李煥宇力量與榮耀 個(gè)人郵箱lihuanyu@guancha.cn,歡迎各路朋友
【文/觀察者網(wǎng) 李煥宇】2030年非化石能源消費(fèi)比重25%,2060年該比重要過80%......這兩天,國務(wù)院接連發(fā)布“雙碳”戰(zhàn)略重磅文件,將非化石能源再度拉上了輿論熱點(diǎn)。
但眾所周知,非化石能源中裝機(jī)增長最快的風(fēng)電和光伏波動(dòng)很大,需要搭配儲(chǔ)能?,F(xiàn)有的儲(chǔ)能方式里,最穩(wěn)定可靠的抽水蓄能在選址上存在先天限制;電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展迅猛但在安全、壽命等方面還有待加強(qiáng)。要想建立堅(jiān)實(shí)可靠的新型電力系統(tǒng),還需要更多新型儲(chǔ)能技術(shù)的加入。
這當(dāng)中,壓縮氣體儲(chǔ)能憑借其壽命長、成本低、安全環(huán)保的特性,被認(rèn)為是繼抽水儲(chǔ)能之后第二大適合GW(吉瓦)級大規(guī)模電力儲(chǔ)能的技術(shù)。
壓縮氣體儲(chǔ)能捷報(bào)頻傳
壓縮氣體儲(chǔ)能是利用用電低谷將氣體壓縮到鹽穴或壓力容器中,等到用電高峰時(shí)再釋放出來發(fā)電,從而提升電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力和新能源消納能力的技術(shù)。
它包括壓縮空氣儲(chǔ)能、壓縮二氧化碳儲(chǔ)能和其他壓縮氣體儲(chǔ)能。壓縮空氣儲(chǔ)能又分為非補(bǔ)燃壓縮空氣儲(chǔ)能(常溫高壓空氣存于鹽穴、壓力容器等)、補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能(結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)使用)、液化壓縮空氣儲(chǔ)能等。
據(jù)《科技日報(bào)》10月1日報(bào)道,位于江蘇金壇的鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國家試驗(yàn)示范項(xiàng)目在前一天并網(wǎng)試驗(yàn)成功,向國家電網(wǎng)發(fā)出我國首個(gè)大型壓縮空氣儲(chǔ)能電站第一度電。這是我國壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域唯一國家示范項(xiàng)目,還是全球首個(gè)非補(bǔ)燃壓縮空氣儲(chǔ)能電站,其發(fā)電裝機(jī)達(dá)60MW(兆瓦),儲(chǔ)能容量300MW/h(兆瓦時(shí)),遠(yuǎn)期建設(shè)規(guī)模1000兆瓦。根據(jù)本地的地質(zhì)條件,理論上最大可以建設(shè)超過4000兆瓦的壓縮空氣儲(chǔ)能電站。
金壇項(xiàng)目現(xiàn)場圖 圖片來源:科技日報(bào)
另據(jù)《中國日報(bào)》10月22日報(bào)道,近日位于貴州畢節(jié)的先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)正式并網(wǎng)發(fā)電,這是目前國際上容量最大、功能最全、測量范圍最寬的先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能集成驗(yàn)證與示范平臺(tái),最大儲(chǔ)能容量40MWh,最大發(fā)電功率10MW。同金壇項(xiàng)目相比,這套系統(tǒng)不僅不燃燒化石燃料,而且還不依賴儲(chǔ)氣洞穴,即不受地理?xiàng)l件和燃料限制,是壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的主要發(fā)展方向。
該系統(tǒng)由中國科學(xué)院工程熱物理研究所研發(fā),已于2016年底實(shí)現(xiàn)示范運(yùn)行,累計(jì)運(yùn)行時(shí)間超過4000小時(shí)??蓪?shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)相、旋轉(zhuǎn)備用、應(yīng)急響應(yīng)、黑啟動(dòng)等功能。
畢節(jié)項(xiàng)目現(xiàn)場圖 視頻截圖
在壓縮氣體儲(chǔ)能的另一個(gè)分支——新型二氧化碳儲(chǔ)能方面,我國也開始布局。據(jù)中國新聞網(wǎng)10月22日報(bào)道,國內(nèi)首個(gè)“新型二氧化碳儲(chǔ)能驗(yàn)證項(xiàng)目”正式開工,該項(xiàng)目位于四川德陽,是利用多余電力將常溫、常壓的二氧化碳?xì)怏w壓縮為液體,并將壓縮過程中產(chǎn)生的熱能儲(chǔ)存起來;在用電高峰期,利用存儲(chǔ)的熱能加熱液態(tài)二氧化碳至氣態(tài)。
同一般的壓縮空氣儲(chǔ)能相比,二氧化碳儲(chǔ)能在工質(zhì)存儲(chǔ)方面有明顯優(yōu)勢,二氧化碳常溫即可液化,可以方便實(shí)現(xiàn)液態(tài)存儲(chǔ),不受地域條件約束,存儲(chǔ)成本低。該系統(tǒng)同樣無需使用化石燃料,不產(chǎn)生固體廢棄物,零碳排放,是一種綠色儲(chǔ)能系統(tǒng)。
目前該項(xiàng)目關(guān)鍵核心設(shè)備方面已完成方案設(shè)計(jì),已進(jìn)入施工設(shè)計(jì),馬上進(jìn)行生產(chǎn)制造,將于2022年6月建成。德陽項(xiàng)目的新型二氧化碳儲(chǔ)能技術(shù)目前在全球都處于領(lǐng)先地位。主要應(yīng)用于電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)和用電量較大的企業(yè)。該儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命長達(dá)30年以上,在全生命周期內(nèi),循環(huán)效率不衰減。
德陽項(xiàng)目效果圖 圖片來源:東方汽輪機(jī)
安全、長壽、不挑地
壓縮氣體儲(chǔ)能相比其他新型儲(chǔ)能有何優(yōu)勢?在成本和效率方面發(fā)展到了什么水平?有沒有技術(shù)或材料上卡脖子的隱患?觀察者網(wǎng)采訪了金壇和德陽項(xiàng)目的核心部件——透平機(jī)的制造商,東方電氣集團(tuán)旗下的東方汽輪機(jī)公司。
據(jù)東汽方面介紹,壓縮氣體儲(chǔ)能首先非常安全。以德陽的液化二氧化碳儲(chǔ)能項(xiàng)目為例,由于二氧化碳液化很容易,因此儲(chǔ)存它只需幾兆帕的壓力,不用擔(dān)心高壓儲(chǔ)氣帶來的隱患,同時(shí)二氧化碳無毒、不易燃易爆,本身的安全性就很好。
存儲(chǔ)壓力較高的壓縮空氣儲(chǔ)能需要用十幾兆帕的容器,盡管如此,由于儲(chǔ)存介質(zhì)是空氣,所以同樣不存在爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。中科院工程熱物理研究所工程師郭文賓曾向媒體表示,十幾兆帕屬于中等壓力范圍,它的風(fēng)險(xiǎn)是可控的。
畢節(jié)項(xiàng)目所用的集氣管道 視頻截圖
其次,除金壇的鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能有天然的選址要求,需依賴地質(zhì)條件外,畢節(jié)的先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能和德陽的氣液兩態(tài)二氧化碳儲(chǔ)能都沒有選址上的顧慮,只需要有足夠儲(chǔ)存高壓氣體或液體的容器就夠了。據(jù)東汽介紹,當(dāng)前單位占地面積最小的氣液兩態(tài)二氧化碳儲(chǔ)能同鋰電池儲(chǔ)能所需的占地面積基本相當(dāng),未來還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。
另外,壓縮氣體儲(chǔ)能系統(tǒng)所需要的全部都是常規(guī)材料,儲(chǔ)能要用的空氣更是隨處可見,二氧化碳也是工業(yè)領(lǐng)域常用工質(zhì),本身易于獲取。不像電化學(xué)儲(chǔ)能會(huì)用到鋰、鈷這樣的稀有金屬,或是氫燃料電池要使用鉑這種貴金屬。
而且,現(xiàn)階段無論是壓縮空氣儲(chǔ)能還是氣液兩態(tài)二氧化碳儲(chǔ)能我國均實(shí)現(xiàn)了核心設(shè)備的完全國產(chǎn)。據(jù)東汽介紹,壓縮氣體儲(chǔ)能系統(tǒng)最重要的部件就是儲(chǔ)氣容器、壓縮機(jī)和發(fā)電透平等,以發(fā)電透平為例,以東方汽輪機(jī)為代表的中國透平機(jī)械研制廠商,其技術(shù)水平處于全球先進(jìn)地位,核心技術(shù)均掌握在自己手中。二氧化碳儲(chǔ)氣方面,德陽項(xiàng)目這次的合作伙伴——百穰新能源有限公司也取得了巨大突破,借助一種柔性倉儲(chǔ)容器解決了密封性、可靠性的問題。
金壇項(xiàng)目現(xiàn)場 圖片來源:科技日報(bào)
不僅如此,壓縮氣體儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命極長。德陽氣液兩態(tài)二氧化碳儲(chǔ)能項(xiàng)目的預(yù)計(jì)壽命為30年以上,另據(jù)《中國能源報(bào)》報(bào)道,其他壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目的壽命則可以達(dá)40-50年。而且同會(huì)出現(xiàn)衰減的電化學(xué)儲(chǔ)能不同,壓縮空氣儲(chǔ)能的周期不受限制。
成本方面,德陽氣液兩態(tài)二氧化碳儲(chǔ)能由于高壓存儲(chǔ)采用液態(tài)存儲(chǔ),與采用鹽穴、壓力容器存儲(chǔ)高壓氣體的壓縮空氣儲(chǔ)能相比,成本可降低很多。想進(jìn)一步降低成本那還是要從儲(chǔ)氣成本、系統(tǒng)功率等級這兩方面入手,包括儲(chǔ)氣材料的突破,壓縮機(jī)和透平機(jī)結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化設(shè)計(jì)等,像這次德陽項(xiàng)目就是透平排氣的低壓儲(chǔ)氣技術(shù)取得了突破,使儲(chǔ)氣成本大幅下降,讓項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上有了可行性。
最后在轉(zhuǎn)換效率方面,金壇的示范項(xiàng)目設(shè)計(jì)效率是60%左右,德陽項(xiàng)目是國內(nèi)首個(gè)新型二氧化碳儲(chǔ)能試驗(yàn)項(xiàng)目,與同功率等級的壓縮空氣儲(chǔ)能效率基本相當(dāng)。從理論上看,壓縮氣體儲(chǔ)能最高效率可以達(dá)到80%以上,但由于不可避免的損耗,估計(jì)最后可以達(dá)到70%的水平。
中國科學(xué)院官方訂閱號“中科院之聲”的消息顯示,目前正在河北張家口建設(shè)的100MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng),其系統(tǒng)目標(biāo)效率將達(dá)到70%,單位裝機(jī)成本降低至450-750美元/kW,已接近抽水蓄能電站的效率及單位裝機(jī)成本,項(xiàng)目預(yù)計(jì)2021年底建成,有望在未來得到廣泛應(yīng)用。
今年9月,張家口項(xiàng)目的定子吊裝成功
電化學(xué)儲(chǔ)能后的又一個(gè)新星?
具有規(guī)模大、適用性強(qiáng)、效率高、成本低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)的壓縮氣體儲(chǔ)能系統(tǒng),被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模儲(chǔ)能技術(shù)之一。
觀察者網(wǎng)注意到,壓縮空氣儲(chǔ)能已經(jīng)被寫入國家“十四五”規(guī)劃中。除此之外,在近期發(fā)布的《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》當(dāng)中,壓縮空氣儲(chǔ)能同電化學(xué)儲(chǔ)能一道,被列入加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)、示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的新型儲(chǔ)能技術(shù)。
學(xué)術(shù)界則更早意識(shí)到了壓縮氣體儲(chǔ)能技術(shù)的重要性。在《中國能源報(bào)》2019年的報(bào)道中,中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授盧強(qiáng)稱,壓縮空氣儲(chǔ)能是減少棄電、提高可再生能源利用效率的最佳方式。它可以成為電網(wǎng)削峰填谷的主力,逐漸做到不讓高效火電機(jī)組“深度調(diào)峰”;而且,只需以1:10的比例配置就可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上大幅提高風(fēng)電、光伏發(fā)電等天然綠能的利用率約20%。
中科院工程熱物理研究所研究員、副所長陳海生則更是將壓縮空氣儲(chǔ)能列為唯一可與抽水蓄能相媲美的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)。在《中國能源報(bào)》的報(bào)道中,他表示壓縮空氣儲(chǔ)能的規(guī)模至少要100MW,達(dá)到抽水蓄能的標(biāo)準(zhǔn),才能發(fā)揮更大的作用。另外,效率要從現(xiàn)在的50%—60%提升到接近70%,這樣相比抽水蓄能和化學(xué)電池,就具有了足夠強(qiáng)的競爭力。
不過,同比肩抽水蓄能這樣的遠(yuǎn)大目標(biāo)相比,目前的壓縮氣體儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模顯然有些小。對此,東方汽輪機(jī)有限公司副總工程師孫奇向觀察者網(wǎng)表示,只要德陽新型二氧化碳儲(chǔ)能的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能夠取得成功,由于受選址約束小,那它就可以迅速獲得推廣,系統(tǒng)擴(kuò)容也要相對容易,只需要增加足夠多的容器,再把壓縮機(jī)和發(fā)電透平功率做大或采用多單元制就可以了,擴(kuò)容后每千瓦時(shí)的成本造價(jià)也會(huì)相應(yīng)降低。
他還透露,目前二氧化碳儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)和工程化應(yīng)用我國都處于世界領(lǐng)先的地位,當(dāng)金壇的大規(guī)模鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目正式投入商業(yè)運(yùn)營后,那么我國的壓縮氣體儲(chǔ)能技術(shù)就可以說處于世界上一個(gè)比較領(lǐng)先的位置了,后續(xù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?jié)摿薮蟆?
- 責(zé)任編輯: 李煥宇 
-
發(fā)改委鐵拳連發(fā),動(dòng)力煤期貨8個(gè)交易日跌48%
2021-10-28 23:02 能源戰(zhàn)略 -
30省份前三季度GDP出爐,中國經(jīng)濟(jì)版圖又有哪些變化?
2021-10-28 21:44 中國經(jīng)濟(jì) -
仔豬150元一只都難賣,本輪豬周期拐點(diǎn)來了嗎?
2021-10-28 14:13 -
同花順一度崩了,網(wǎng)友:能索賠嗎?
2021-10-28 11:53 -
中興通訊終端芯片自研率過半,3年內(nèi)沖刺世界500強(qiáng)
2021-10-27 11:30 上市公司 -
1-9月全國規(guī)上工業(yè)企業(yè)利潤同比增長44.7%,兩年平均18.8%
2021-10-27 10:12 中國經(jīng)濟(jì) -
美官員:美國想保住超級大國地位,這5項(xiàng)技術(shù)必須領(lǐng)先
2021-10-25 20:26 美國經(jīng)濟(jì) -
上交所:將發(fā)布中證碳中和指數(shù)及相關(guān)ETF產(chǎn)品
2021-10-25 19:29 中國經(jīng)濟(jì) -
美國公司談在華成功秘訣:學(xué)中文、生產(chǎn)本地版本設(shè)備
2021-10-25 16:31 -
財(cái)政部:在政府采購活動(dòng)中平等對待內(nèi)外資企業(yè)
2021-10-25 11:39 -
儲(chǔ)戶28億存款不知情下遭質(zhì)押擔(dān)保,渤海銀行:已報(bào)案
2021-10-25 10:18 -
國內(nèi)市占率不足15%,國產(chǎn)EDA如何破局?
2021-10-25 10:14 科技前沿 -
家樂福盒馬斥山姆涉嫌“二選一”:供應(yīng)商大量買回自己的貨品
2021-10-25 09:36 大公司 -
從新央企組建到民營涌現(xiàn),星辰大海我們來了!
2021-10-23 19:48 航空航天 -
基辛格:認(rèn)識(shí)中國人民這50年,他們做出驚人貢獻(xiàn)
2021-10-23 16:46 -
被美國“拉黑”后,華為中芯國際仍獲上千億美元出口許可
2021-10-22 17:24 上市公司 -
光刻機(jī)巨頭EUV出貨量創(chuàng)新高,材料短缺將拖累業(yè)績
2021-10-21 17:35 上市公司 -
國家發(fā)改委:“打壓民營經(jīng)濟(jì)”的曲解和雜音毫無根據(jù)
2021-10-21 12:39 -
恒大200億港元股份交易告吹
2021-10-21 11:00 大公司 -
日媒再炒中國5G建設(shè)放緩,這次理由竟是“芯片用光”
2021-10-21 10:56 上市公司
相關(guān)推薦 -
-
最新聞 Hot
-
“中國走在這場國際救援最前線,美國呢?”
-
特朗普:4月2日將是“解放日”
-
馬斯克5月底離任?特朗普:我會(huì)挽留他
-
“馮德萊恩罵我半小時(shí),說我是白癡,就因?yàn)椤?/a>
-
“再不打錢,歐洲在這個(gè)領(lǐng)域也會(huì)輸給中國”
-
特朗普發(fā)聲:勒龐這事很大
-
“波音飛船性能出色,下次還會(huì)乘坐”
-
哈佛,也遭“清算”
-
東部戰(zhàn)區(qū)位臺(tái)島周邊開展聯(lián)合演訓(xùn)
-
加拿大人也不買了
-
“DOGE讓我付出了很大的代價(jià),但...”
-
特朗普威脅俄羅斯有沒有用?“到頭來還要看中印”
-
“烏克蘭計(jì)劃夏天大選,前提是...”
-
勒龐被定罪,不能競選法國總統(tǒng)了
-
他還沒去倒是想挺美:火星將是美國的一部分
-
日本再發(fā)警告:若發(fā)生,或致近30萬人遇難
-