压缩空气储能(CAES)技术介绍课件.ppt

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1、压压 缩缩 空空 气气 储储 能能 技技 术术 简简 介介1ppt课件根根据据经经济济学学家家和和科科学学家家的的普普遍遍估估计计，到到本本世世纪纪中中叶叶，也也即即20502050年年左左右右，石石油油资资源源将将会会开开采采殆殆尽尽，其其价价格格升升到到很很高高，不不适适于于大大众众化化普普及及应应用用的的时时候候，如如果果新新的的能能源源体体系系尚尚未未建建立立，能能源源危危机机将将席席卷卷全全球球，最最严严重重的的状状态态，莫莫过过于于工工业业大大幅幅度度萎萎缩缩，或甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争。或甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争。作作为为世世界界上上最最大大的的发发展展中

2、中国国家家，中中国国是是一一个个能能源源生生产产和和消消费费大大国国。能能源源生生产产量量仅仅次次于于美美国国和和俄俄罗罗斯斯，居居世世界界第第三三位位；基基本本能能源源消消费费占占世世界界总总消消费费量量的的l l1010，仅仅次次于于美美国国，居居世世界界第第二二位位。中中国国又又是是一一个个以以煤煤炭炭为为主主要要能能源源的的国国家家，发发展展经经济济与与环环境境污污染染的的矛矛盾盾比比较较突突出出。近近年年来来能能源源安安全全问问题题也也日日益益成成为为国国家家生生活活乃乃至至全全社社会会关注的焦点，日益成为中国战略安全的隐患和制约经济社会可持续发展的瓶颈。关注的焦点，日益成为中国战略

3、安全的隐患和制约经济社会可持续发展的瓶颈。2ppt课件 全球能源危机，电荒、煤荒、油价上涨，目前，全球性的能源全球能源危机，电荒、煤荒、油价上涨，目前，全球性的能源危机已经成为世界各国不得不面对的现实，各国都开始为寻找新的能危机已经成为世界各国不得不面对的现实，各国都开始为寻找新的能源解决方案而努力。我国近年来面临着严重的源解决方案而努力。我国近年来面临着严重的“电荒电荒”，全国，全国2424个省个省区出现了区出现了“拉闸限电拉闸限电”，寻找能源解决方案成了迫在眉睫的问题。，寻找能源解决方案成了迫在眉睫的问题。3ppt课件 国国家家节节能能减减排排目目标标：到到20152015年年，全全国国万

4、万元元国国内内生生产产总总值值能能耗耗下下降降到到0.8690.869吨吨标标准准煤煤（按按20052005年年价价格格计计算算），比比20102010年年的的1.0341.034吨吨标标准准煤煤下下降降16%16%，比比20052005年年的的1.2761.276吨吨标标准准煤煤下下降降32%32%；“十十二二五五”期期间间，实实现现节节约约能能源源6.76.7亿亿吨吨标标准准煤煤。20152015年年，全全国国化化学学需需氧氧量量和和二二氧氧化化硫硫排排放放总总量量分分别别控控制制在在2347.62347.6万万吨吨、2086.42086.4万万吨吨，比比20102010年年的的2551.

5、72551.7万万吨吨、2267.82267.8万万吨吨分分别别下下降降8%8%；全全国国氨氨氮氮和和氮氮氧氧化化物物排排放放总总量量分分别别控控制制在在238.0238.0万万吨吨、2046.22046.2万万吨吨，比比20102010年年的的264.4264.4万万吨吨、2273.62273.6万万吨分别下降吨分别下降10%10%。4ppt课件风能、太阳能波动很大5ppt课件储储能技术是一种可以有效提能技术是一种可以有效提高能源利用和发电效率的技术。高能源利用和发电效率的技术。所谓所谓储储能，就是在电力需求能，就是在电力需求低谷时启动制冷、制热设备，低谷时启动制冷、制热设备，将产生的冷或热

6、储存在某种介将产生的冷或热储存在某种介质中。在电力需求高峰时，将质中。在电力需求高峰时，将储存的冷或热释放出来使用，储存的冷或热释放出来使用，从而减少高峰用电量。从而减少高峰用电量。6ppt课件投资（按投资（按能量）能量）$/kWh投资（按投资（按能量）能量）$/kW存储容量存储容量MWh能量转换效能量转换效率率%运行维护运行维护费费$/kW/yr响应时间响应时间功率功率MW压缩空气压缩空气34255-100000701.351-10 min0.5-2700抽水蓄能抽水蓄能1060020000704.310s-4min300-1800飞轮蓄能飞轮蓄能300-25000280-3600.0002

7、-50090-937.51s0.001-1超导电磁蓄能超导电磁蓄能500-720003000.0002-1009511s0.001-2燃料电池蓄能燃料电池蓄能1-15500-15000.0002-2591s0.01-3由上表可知，能实现大规模储能的方式只有压缩空气和抽水蓄能。而抽水蓄能受由上表可知，能实现大规模储能的方式只有压缩空气和抽水蓄能。而抽水蓄能受地理因素的影响较大，并不能在缺水地区使用，因此，对压缩空气储能技术的研地理因素的影响较大，并不能在缺水地区使用，因此，对压缩空气储能技术的研究具有更广泛的意义。究具有更广泛的意义。7ppt课件 压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，

8、由电动机带动空气压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，即将不可储存的电能压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，即将不可储存的电能转化成可储存的压缩空气的气压势能并贮存于贮气室中。当系统发电量不足时，转化成可储存的压缩空气的气压势能并贮存于贮气室中。当系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入燃气轮机作功发电，满足系将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入燃气轮机作功发电，满足系统调峰需要。统调峰需要。CAES CAES系统包括压气机、电动机发电机系统包括压气机、电动机发电机(M(MG

9、)G)、地下贮气室、换热器、燃、地下贮气室、换热器、燃烧室、燃气轮机烧室、燃气轮机(GT)(GT)、联轴器、联轴器(c)(c)等常用设备，可分为两个子系统，分别是蓄能等常用设备，可分为两个子系统，分别是蓄能子系统和发电子系统。（如子系统和发电子系统。（如下图下图）8ppt课件9ppt课件世界上最早的压缩空气蓄能电站是世界上最早的压缩空气蓄能电站是19781978年德国开发投运的芬道夫压缩空气年德国开发投运的芬道夫压缩空气万能电站，其容量为万能电站，其容量为290MW290MW，至今还在运营中，至今还在运营中。世界上第二个正式投运的这种电站是美国于世界上第二个正式投运的这种电站是美国于19911

10、991年由亚拉巴马州电力公司年由亚拉巴马州电力公司在麦金托什地区兴建的，容量为在麦金托什地区兴建的，容量为110MW110MW。美国俄亥俄州从美国俄亥俄州从20012001年起开始建一座年起开始建一座2700MW2700MW的大型的大型CAESCAES商业电站，该电商业电站，该电站包含站包含9 9台台300MW300MW机组。机组。日本于日本于19901990年由新能源财团委托开发研究、并于年由新能源财团委托开发研究、并于19981998年年1 1月开工建造的北月开工建造的北海道空知郡上砂川町的三井砂川矿坑贮气空洞和海道空知郡上砂川町的三井砂川矿坑贮气空洞和2MW2MW的输出功率的压气蓄能的输

11、出功率的压气蓄能电站已于电站已于20012001年投运。年投运。10ppt课件此外俄罗斯、法国、意大利、以色列、韩国等国也已开发多年。鉴于其建设费用此外俄罗斯、法国、意大利、以色列、韩国等国也已开发多年。鉴于其建设费用和发电成本方面都优于抽水蓄能电站，预计它很快超过后者。和发电成本方面都优于抽水蓄能电站，预计它很快超过后者。11ppt课件12ppt课件1 1、改进燃气轮机循环改进燃气轮机循环 从贮气室出来的压缩空气压力较高，为大幅度提高功率，一般发电子系统都应从贮气室出来的压缩空气压力较高，为大幅度提高功率，一般发电子系统都应 用高压膨胀机排气进行再热循环。用高压膨胀机排气进行再热循环。2 2

12、、应用联合循环技术应用联合循环技术 利用燃机排气余热的燃气利用燃机排气余热的燃气蒸汽联合循环技术及其动力装置，燃煤的燃机联合蒸汽联合循环技术及其动力装置，燃煤的燃机联合 循环技术，如循环技术，如IGCC(IGCC(整体气化联合循环整体气化联合循环)和和PFBCPFBCCC(CC(增压流化床燃烧增压流化床燃烧联合循环联合循环)技技 术，都在研究应用于术，都在研究应用于CAESCAES机组的可行性。一些装置的热效率已达到机组的可行性。一些装置的热效率已达到50506060。3 3、机组和电站的大型化、自动化机组和电站的大型化、自动化 随着燃气轮机技术的提高，随着燃气轮机技术的提高，CAESCAES

13、电站机组日趋大型化电站机组日趋大型化。此外，。此外，随着机组容量的随着机组容量的 扩大，自动化程度也在提高，现在所建机组都已实现远距离自动控制。扩大，自动化程度也在提高，现在所建机组都已实现远距离自动控制。4 4、用于分布式能量系统及热、电、冷联供用于分布式能量系统及热、电、冷联供 分布式能量系统是是建立在自动控制系统、先进技术材料、灵活的制造工艺等分布式能量系统是是建立在自动控制系统、先进技术材料、灵活的制造工艺等 新技术的基础上，具有低污染排放、灵活方便、高可靠性和高效率的电能生新技术的基础上，具有低污染排放、灵活方便、高可靠性和高效率的电能生产产系系 统。其容量一般在统。其容量一般在15

14、10000kW1510000kW左右，容量较小，靠近负荷中心。左右，容量较小，靠近负荷中心。5 5、存贮空间方面发展存贮空间方面发展 大型的压缩空气电站需要把大量的压缩空气贮存于地下。迄今为止主要研究了大型的压缩空气电站需要把大量的压缩空气贮存于地下。迄今为止主要研究了 三种压缩空气的贮存地点，即地下盐岩矿内的岩洞、现存矿洞或挖掘成的岩石洞、三种压缩空气的贮存地点，即地下盐岩矿内的岩洞、现存矿洞或挖掘成的岩石洞、地下含水的岩石洞。地下含水的岩石洞。13ppt课件 压缩空气蓄能发电技术是一种新型电能储存技术，其系统在运行过程中会压缩空气蓄能发电技术是一种新型电能储存技术，其系统在运行过程中会遇到

15、多方面的问题，如气体流动过程中的泄漏、压力降低以及设备中的能量损遇到多方面的问题，如气体流动过程中的泄漏、压力降低以及设备中的能量损耗等。如考虑这些损耗，系统的火用效率将会有所降低。目前，我国还没有耗等。如考虑这些损耗，系统的火用效率将会有所降低。目前，我国还没有CAESCAES电站建成投产，对这种蓄能技术也还处于研究阶段。如要真正将此技术电站建成投产，对这种蓄能技术也还处于研究阶段。如要真正将此技术投入使用，还需要在以下几方面投入使用，还需要在以下几方面进行进行进一步的深入研究：进一步的深入研究：（1 1）改进压缩空气蓄能系统中的压缩机性能，尽量降低其火用损失。改进压缩空气蓄能系统中的压缩机性能，尽量降低其火用损失。（2 2）对储气温度及压力做进一步研究，找到储气最佳状态点。对储气温度及压力做进一步研究，找到储气最佳状态点。（3 3）对带有蓄热换热器的对带有蓄热换热器的CAESCAES系统，进一步研究减小蓄热式换热器的阻力及系统，进一步研究减小蓄热式换热器的阻力及压降。压降。（4 4）将该系统与空分装置相结合，充分利用空气透平膨胀机出口工质的低温。将该系统与空分装置相结合，充分利用空气透平膨胀机出口工质的低温。14ppt课件15ppt课件