深冷液化空氣儲(chǔ)能技術(shù)

深冷液化空氣儲(chǔ)能技術(shù)及智研院相關(guān)工作一、儲(chǔ)能需求及深冷液化空氣儲(chǔ)能技術(shù)2匯報(bào)提綱二、智研院相關(guān)工作三、小結(jié)3冀北電網(wǎng)儲(chǔ)能需求分析

冀北電網(wǎng)新能源分布情況冀北電網(wǎng)內(nèi)新能源發(fā)電呈高速發(fā)展趨勢。按照河北省可再生能源發(fā)展規(guī)劃，2020年，新能源消費(fèi)量將占終端能源消費(fèi)總量的30%；2030年，將達(dá)到50%。調(diào)峰約束是影響冀北風(fēng)電消納的重要因素。風(fēng)電呈現(xiàn)明顯的反調(diào)峰特性，約30%的風(fēng)電棄風(fēng)是由于調(diào)峰約束所致。冀北電網(wǎng)風(fēng)電反調(diào)峰日曲線圖大規(guī)模能量型儲(chǔ)能技術(shù)是提升電網(wǎng)調(diào)峰能力，緩解冀北電網(wǎng)棄風(fēng)限電的重要手段。4多種儲(chǔ)能技術(shù)性能對比分析儲(chǔ)能方式儲(chǔ)能密度Wh/L效率

%規(guī)模

MW壽命

年安全性建設(shè)投資元/kWh抽水蓄能0.5-1.570%-85%100-100040-60高200-1000壓縮空氣1.8~660-120(液化)40%~70%1-30020-40高300-2000鉛蓄電池30-10070%~75%13—5較好1000-2000鋰離子電池100-20080%~86%0.5-208—10較好2000-5000液流電池20-7070%~80%0.5-108—10較好5000-8000鈉硫電池150-30075%~85%0.5-308—10一般1500-3000抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能是滿足大規(guī)模調(diào)峰的能量型儲(chǔ)能技術(shù)。抽水蓄能受限于地理?xiàng)l件和水資源的約束；壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)正向高效、低成本、無地理?xiàng)l件限制的方向發(fā)展。5傳統(tǒng)燃料補(bǔ)燃提升透平機(jī)入口空氣溫度和壓力，提升系統(tǒng)效率德國Huntorf電站，290MW×2h美國McIntosh電站，110M×26h先進(jìn)絕熱儲(chǔ)熱技術(shù)回收壓縮余熱取代補(bǔ)燃，保證系統(tǒng)效率在建德國Adele電站，90MW×4h中國蕪湖500KW×1h小型樣機(jī)深冷液化將空氣液化并儲(chǔ)存，同時(shí)回收壓縮余熱和膨脹余冷，提升系統(tǒng)效率英國Slough電站，350KW×7h在建Manchester電站5MW×3h中國廊坊1.5MW×1h試驗(yàn)樣機(jī)壓縮空氣技術(shù)路線比較6

傳統(tǒng)先進(jìn)絕熱深冷液化功率MW100~8001~80010~300能量密度

Wh/L1.8~5.13~660~120設(shè)計(jì)效率%40~5450~7050~70存儲(chǔ)方式洞穴小規(guī)模高壓儲(chǔ)罐

大規(guī)模洞穴低壓儲(chǔ)罐式存儲(chǔ)壓力

MPa7~103~300.5~1（液態(tài)空氣）安全性差差好占地

m2/MW1200~5200600~1300140~300地理?xiàng)l件限制有有無成本

RMB/kW4000~600012000~180004200~910012000(10MW)4200~8000(>50MW)深冷液化空氣儲(chǔ)能技術(shù)，空氣以低壓、低溫、液態(tài)存儲(chǔ)，能量密度高；低壓罐體，安全性好，且不受地理位置限制；預(yù)期效率50%~70%，具有很好的應(yīng)用前景。深冷液化空氣儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)勢壓縮凈化深冷存儲(chǔ)系統(tǒng)儲(chǔ)熱系統(tǒng)制冷液態(tài)空氣存儲(chǔ)汽化膨脹電能輸出電能輸入空氣入口空氣出口充電過程存儲(chǔ)過程放電過程深冷液化空氣儲(chǔ)能技術(shù)-技術(shù)原理深冷液化空氣儲(chǔ)能技術(shù)—示范工程英國倫敦深冷儲(chǔ)能示范工程建于2010年，容量350kW×7h，驗(yàn)證了技術(shù)可行性。英國曼徹斯特深冷儲(chǔ)能示范工程計(jì)劃2016年投運(yùn)，容量5MW×3h，設(shè)計(jì)效率55%。英國倫敦深冷儲(chǔ)能示范工程實(shí)景圖一、儲(chǔ)能需求及深冷液化空氣儲(chǔ)能技術(shù)三、小結(jié)9匯報(bào)提綱二、智研院相關(guān)工作10完成子系統(tǒng)設(shè)計(jì)空氣液化子系統(tǒng)儲(chǔ)熱儲(chǔ)冷子系統(tǒng)膨脹發(fā)電子系統(tǒng)提出12.5MW×8h的深冷液化空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)方案完成設(shè)備選型絕熱壓縮機(jī)換熱/冷、儲(chǔ)熱/冷、汽化器級間加熱的膨脹機(jī)深冷液化空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)--技術(shù)方案設(shè)計(jì)11完成系統(tǒng)仿真計(jì)算和主參數(shù)的設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了流程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性；考慮了關(guān)鍵設(shè)備的耗能、換熱器效能、管道壓力損失等，完成系統(tǒng)的效率分析計(jì)算；依據(jù)國內(nèi)設(shè)備廠家所提供數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)效率為54.5%，冷熱綜合利用效率可達(dá)60%以上。深冷液化空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)—系統(tǒng)計(jì)算深冷液化空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)—關(guān)鍵設(shè)備開發(fā)目前正在開展與GE、西門子等國外廠家的聯(lián)合設(shè)計(jì)功能壓縮機(jī)：利用絕熱式壓縮過程，將入口的常溫空氣壓縮到高溫高壓的狀態(tài)膨脹機(jī)：利用級間加熱的膨脹過程，將高壓空氣膨脹降壓，并對外輸出機(jī)械能選型和設(shè)計(jì)優(yōu)選了離心式、軸流式、以及離心和軸流復(fù)合式等幾種主要方案，正在開展深入設(shè)計(jì)。主要參數(shù)：壓縮機(jī)功率：7.7MW和12.4MW（輸入）膨脹機(jī)功率：12.5MW（輸出）換熱器功能：用于高壓空氣的冷卻和膨脹前端的加熱選型：管殼式的換熱器，可實(shí)現(xiàn)高壓氣體的換熱過程智研院基于前期的儲(chǔ)熱等研究工作，初步完成換熱器及深冷儲(chǔ)罐的計(jì)算分析，正在開展與企業(yè)的聯(lián)合設(shè)計(jì)工作深冷儲(chǔ)罐功能：儲(chǔ)存氣化器出口的冷能，并用于制冷過程，降低液化功耗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：采用球狀的儲(chǔ)冷載體，搭建基于儲(chǔ)冷載體的固定床式儲(chǔ)冷換熱裝置主要參數(shù)：最低存儲(chǔ)溫度達(dá)-150℃深冷液化空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)—關(guān)鍵設(shè)備開發(fā)14設(shè)備布置

壓縮機(jī)、膨脹發(fā)電機(jī)組、儲(chǔ)熱蓄冷罐體、液化空氣儲(chǔ)罐、換熱器、風(fēng)機(jī)泵閥和控制保護(hù)小室占地面積約：2000平方米設(shè)備造價(jià)：按照國內(nèi)外設(shè)備造價(jià)不同，系統(tǒng)主體造價(jià)2~2.5億張北示范工程深冷液化空氣儲(chǔ)能裝置布置深冷液化空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)—占地和造價(jià)15深冷液化空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)—經(jīng)濟(jì)性效益分析

按照每天12.5MW機(jī)組發(fā)電8小時(shí)計(jì)，電費(fèi)取風(fēng)電

電價(jià)0.54元/kWh每年可以產(chǎn)生1892萬元電費(fèi)收入深冷液化空氣儲(chǔ)能的作用主要體現(xiàn)在提升電力系統(tǒng)調(diào)峰能力與消納棄風(fēng)電。棄風(fēng)電消納的節(jié)電效益降低電力系統(tǒng)峰谷差，提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性增加電力系統(tǒng)調(diào)峰能力，產(chǎn)生顯著節(jié)煤效益經(jīng)濟(jì)效益效益分析16系統(tǒng)維護(hù)說明液化空氣儲(chǔ)能每天夜間谷電時(shí)間儲(chǔ)電，轉(zhuǎn)化為液態(tài)空氣，白天峰電時(shí)間放電，采用自動(dòng)控制，安全可靠，運(yùn)行維護(hù)量小。運(yùn)行人員可以由風(fēng)光儲(chǔ)輸示范基地運(yùn)行人員兼職。運(yùn)維人員只需對壓縮機(jī)、膨脹機(jī)等設(shè)備進(jìn)行日常巡視檢查。每3-5年進(jìn)行系統(tǒng)大修，大修時(shí)間10-15天左右。主要設(shè)備隨系統(tǒng)大修進(jìn)行檢驗(yàn)檢測消防設(shè)計(jì)說明本裝置火災(zāi)類別大部分為丁、戊類，涉及的主要物料有空氣、液空等，主要生產(chǎn)介質(zhì)為空氣，不燃不爆，火險(xiǎn)等級較低。深冷液化空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)—維護(hù)與消防設(shè)計(jì)一、儲(chǔ)能需求及深冷液化空