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深冷液化空气储能技术
深冷液化空气储能技术 及智研院相关工作 一、储能需求及深冷液化空气储能技术 * 二、智研院相关工作 三、小结 * 冀北电网储能需求分析 冀北电网新能源分布情况 冀北电网内新能源发电呈高速发展趋势。按照河北省可再生能源发展规划,2020年,新能源消费量将占终端能源消费总量的30%;2030年,将达到50%。 调峰约束是影响冀北风电消纳的重要因素。风电呈现明显的反调峰特性,约30%的风电弃风是由于调峰约束所致。 冀北电网风电反调峰日曲线图 大规模能量型储能技术是提升电网调峰能力,缓解冀北电网弃风限电的重要手段。 * 多种储能技术性能对比分析 储能方式 储能密度 Wh/L 效率% 规模MW 寿命年 安全性 建设投资 元/kWh 抽水蓄能 0.5-1.5 70%-85% 100-1000 40-60 高 200-1000 压缩空气 1.8~6 60-120(液化) 40%~70% 1-300 20-40 高 300-2000 铅蓄电池 30-100 70%~75% 1 3—5 较好 1000-2000 锂离子电池 100-200 80%~86% 0.5-20 8—10 较好 2000-5000 液流电池 20-70 70%~80% 0.5-10 8—10 较好 5000-8000 钠硫电池 150-300 75%~85% 0.5-30 8—10 一般 1500-3000 抽水蓄能和压缩空气储能是满足大规模调峰的能量型储能技术。抽水蓄能受限于地理条件和水资源的约束;压缩空气储能技术正向高效、低成本、无地理条件限制的方向发展。 * 传统 燃料补燃提升透平机入口空气温度和压力,提升系统效率 德国Huntorf电站,290MW×2h 美国McIntosh电站,110M×26h 先进绝热 储热技术回收压缩余热取代补燃,保证系统效率 在建德国Adele电站,90MW×4h 中国芜湖500KW× 1h 小型样机 深冷液化 将空气液化并储存,同时回收压缩余热和膨胀余冷,提升系统效率 英国Slough电站,350KW×7h 在建Manchester电站5MW×3h 中国廊坊1.5MW × 1h试验样机 压缩空气技术路线比较 * ? 传统 先进绝热 深冷液化 功率MW 100~800 1~800 10~300 能量密度Wh/L 1.8~5.1 3~6 60~120 设计效率% 40~54 50~70 50~70 存储方式 洞穴 小规模 高压储罐大规模 洞穴 低压储罐式 存储压力MPa 7~10 3~30 0.5~1 (液态空气) 安全性 差 差 好 占地m2/MW 1200~5200 600~1300 140~300 地理条件限制 有 有 无 成本RMB/kW 4000~6000 12000~18000 4200~9100 12000 (10MW) 4200~8000(>50MW) 深冷液化空气储能技术,空气以低压、低温、液态存储,能量密度高;低压罐体,安全性好,且不受地理位置限制;预期效率50%~70%,具有很好的应用前景。 深冷液化空气储能技术优势 压缩 净化 深冷存储系统 储热系统 制冷 液态空气存储 汽化 膨胀 电能输出 电能 输入 空气 入口 空气 出口 充电过程 存储过程 放电过程 深冷液化空气储能技术-技术原理 深冷液化空气储能技术—示范工程 英国伦敦深冷储能示范工程 建于2010年,容量350kW×7h,验证了技术可行性。 英国曼彻斯特深冷储能示范工程 计划2016年投运,容量5MW×3h,设计效率55%。 英国伦敦深冷储能示范工程实景图 一、储能需求及深冷液化空气储能技术 三、小结 * 二、智研院相关工作 * 完成子系统设计 空气液化子系统 储热储冷子系统 膨胀发电子系统 提出12.5MW × 8h的深冷液化空气储能系统技术方案 完成设备选型 绝热压缩机 换热/冷、储热/冷、汽化器 级间加热的膨胀机 深冷液化空气储能系统--技术方案设计 * 完成系统仿真计算和主参数的设计,验证了流程设计的准确性; 考虑了关键设备的耗能、换热器效能、管道压力损失等,完成系统的效率分析计算; 依据国内设备厂家所提供数据,可实现效率为54.5%,冷热综合利用效率可达60%以上。 深冷液化空气储能系统—系统计算 深冷液化空气储能系统—关键设备开发 目前正在开展与GE、西门子等国外厂家的联合设计 功能 压缩机:利用绝热式压缩过程,将入口的常温空气压缩到高温高压的状态 膨胀机:利用级间加热的膨胀过程,将高压空气膨胀降压,并对外输出机械能 选型和设计 优选了离心式、轴流式、以及离心和轴流复合式等几种主要方案,正在开展深入设计。 主要参数: 压缩机功率:7.7MW和12.4MW(输入) 膨胀机功率:12.5MW(
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