解讀壓縮空氣儲(chǔ)能概念 有望后來居上

壓縮空氣儲(chǔ)能的原理是空氣壓縮時(shí)儲(chǔ)能，膨脹時(shí)發(fā)電，利用低谷、風(fēng)電、太陽能等不易儲(chǔ)藏的電力來儲(chǔ)能，在需要的時(shí)候發(fā)出來，完全不受地理?xiàng)l件的限制，空氣儲(chǔ)能概念股：金通靈與西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院合作研發(fā)壓縮空氣儲(chǔ)能的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，陜鼓動(dòng)力：公司具備壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)研究。

盤中空氣壓縮儲(chǔ)能概念位于漲幅前列。消息稱，比爾蓋茨參與投資空氣壓縮儲(chǔ)能新秀企業(yè)光帆能源(LightSailEnergy)D輪融資3730萬美元，因看好其未來新能源前景。

據(jù)媒體報(bào)道，利用太陽能和風(fēng)能這樣的清潔能源發(fā)電并網(wǎng)，一直存在著制約性的難點(diǎn)，即當(dāng)沒有風(fēng)、沒有陽光的時(shí)候如何有效地存儲(chǔ)能量。光帆能源公司聯(lián)合創(chuàng)始人、首席科學(xué)家丹妮爾·方發(fā)明出一套壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，具有可規(guī)模化應(yīng)用、易于攜帶、清潔和使用成本低等特點(diǎn)。其理念在于讓太陽能、風(fēng)能等具有間歇性特點(diǎn)的發(fā)電資源能夠變成主流，并掀起一場(chǎng)電網(wǎng)設(shè)計(jì)的革命。

丹妮爾在普林斯頓大學(xué)攻讀博士學(xué)位時(shí)，一直從事核聚變領(lǐng)域的研究。后來，她退學(xué)到硅谷追求自己的創(chuàng)業(yè)夢(mèng)想。她認(rèn)識(shí)到，靠能源儲(chǔ)存技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)跟研究核聚變相似的目標(biāo)。

不過，利用壓縮空氣儲(chǔ)能的概念早就存在。利用太陽能和風(fēng)能發(fā)電再通過發(fā)動(dòng)機(jī)把空氣壓縮在一個(gè)大罐中，空氣壓力可以隨時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能來供電。這其中存在的難點(diǎn)在于，壓縮空氣的時(shí)候幾乎可以達(dá)到1000℃的高溫，這意味著能量會(huì)以熱能的形式損失掉很大一部分，這使得將空氣壓縮存儲(chǔ)在傳統(tǒng)的鋼制容器中變得不切實(shí)際。

丹妮爾想到利用水噴霧來冷卻空氣。她發(fā)明了一種技術(shù)在壓縮空氣的過程中分離加熱后的冷卻水，通過水循環(huán)，將熱能循環(huán)利用并使能量損失最小化。這個(gè)過程還要優(yōu)于效率最好的儲(chǔ)能電池：每10千瓦時(shí)的電能，通過系統(tǒng)后，可以在需要的時(shí)候使用到7千瓦時(shí)。

目前，用于存儲(chǔ)多余太陽能和風(fēng)能的方式便是利用儲(chǔ)能電池。而這種新的水循環(huán)冷卻壓縮空氣儲(chǔ)能方法的成本更低，使用時(shí)間可以達(dá)到10年以上。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來看，丹妮爾認(rèn)為，相比較電池來說存儲(chǔ)同樣的電能，她的方法成本僅為1/10.

這種方法使用一個(gè)大小為標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的存儲(chǔ)罐，再加上一個(gè)汽車車廂大小的系統(tǒng)單元，就可以存儲(chǔ)相當(dāng)于兆瓦級(jí)風(fēng)力渦輪機(jī)3小時(shí)產(chǎn)生的電能。

壓縮空氣儲(chǔ)能有望后來居上

根據(jù)2008年的數(shù)據(jù)，抽水蓄能在國(guó)際儲(chǔ)能市場(chǎng)中容量最大，占總裝機(jī)容量的99%;排名第二的是壓縮空氣儲(chǔ)能，占0.5%;剩下包括各種電池在內(nèi)的所有其他形式占0.5%。

據(jù)科學(xué)時(shí)報(bào)報(bào)道，除了抽水蓄能的“霸主”地位無法撼動(dòng)，最有希望實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)的就是壓縮空氣儲(chǔ)能。

今年3月，中科院工程熱物理所研究員陳海生指出，一旦目前世界上在建的6吉瓦電站建成，壓縮空氣儲(chǔ)能在總儲(chǔ)能裝機(jī)容量中的比例將迅速提高到3%~5%。

在各種儲(chǔ)能技術(shù)中，抽水蓄能在規(guī)模上最大，達(dá)到上千兆瓦，技術(shù)也最成熟;壓縮空氣儲(chǔ)能次之，單機(jī)規(guī)模在百兆瓦級(jí)別;化學(xué)儲(chǔ)能規(guī)模較小，單機(jī)規(guī)模一般在兆瓦級(jí)別或更小。

實(shí)際上，為了輸出西北豐富的風(fēng)能資源，我國(guó)一直迫切需要配備大規(guī)模的儲(chǔ)能裝置。但很多地區(qū)并不具備建設(shè)抽水蓄能電站的自然條件，這就需要其他的儲(chǔ)能手段。

然而，在國(guó)外已是成熟技術(shù)的壓縮空氣儲(chǔ)能在我國(guó)卻頗為陌生，不僅幾乎沒有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，甚至連理論研究都不多。

究其原因，是壓縮空氣儲(chǔ)能自身的技術(shù)特性使得其在我國(guó)很難推廣。陳海生更是直言不諱：如果固有的“硬傷”無法克服，壓縮空氣儲(chǔ)能在中國(guó)只有死路一條。

而記者在采訪中了解到，工程熱物理所剛剛啟動(dòng)示范的創(chuàng)新型壓縮空氣儲(chǔ)能裝置，在設(shè)計(jì)上有別于現(xiàn)有的傳統(tǒng)裝置，力圖克服原有缺陷，打造適合中國(guó)國(guó)情的新型壓縮空氣儲(chǔ)能電站。

壓縮空氣儲(chǔ)能的兩大優(yōu)勢(shì)使其成為一種重要的儲(chǔ)能手段。首先，壓縮空氣儲(chǔ)能在規(guī)模上僅次于抽水蓄能，如德國(guó)一座電站的規(guī)模達(dá)到290兆瓦。其次，技術(shù)成熟，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

之所以說其技術(shù)成熟，主要是由于壓縮空氣儲(chǔ)能是一種基于燃?xì)廨啓C(jī)的儲(chǔ)能技術(shù)。只不過，壓縮空氣儲(chǔ)能的原理是將燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)和透平分開，在儲(chǔ)能時(shí)，用電能將空氣壓縮并存于儲(chǔ)氣室中;在釋能時(shí)，高壓空氣從儲(chǔ)氣室釋放，進(jìn)入燃燒室膨脹做功發(fā)電。

“實(shí)際就是讓壓縮機(jī)和透平分時(shí)工作，從而起到調(diào)峰的作用。”陳海生解釋說。

1949年，壓縮空氣儲(chǔ)能的第一個(gè)專利在美國(guó)問世。1978年，第一臺(tái)商業(yè)運(yùn)行的壓縮空氣儲(chǔ)能機(jī)組在德國(guó)誕生。

由于技術(shù)成熟、規(guī)模較大，壓縮空氣儲(chǔ)能的成本較低，大約為3000~5000元/千瓦，是成本最低的一種儲(chǔ)能方式。而且壽命長(zhǎng)，通過維護(hù)可以達(dá)到40~50年，接近抽水蓄能的50年。壓縮空氣儲(chǔ)能的響應(yīng)時(shí)間和抽水蓄能也接近，啟動(dòng)時(shí)間約5~10分鐘，比電池、電容、飛輪儲(chǔ)能響應(yīng)時(shí)間慢。但容量更大，單機(jī)容量在100~300兆瓦，小型的也可做到10兆瓦。

未來完善的儲(chǔ)能系統(tǒng)要多種儲(chǔ)能方式相配合。如電池、電容、超導(dǎo)、飛輪等主要用于提高電網(wǎng)質(zhì)量，防止發(fā)生突然斷電。而壓縮空氣儲(chǔ)能和抽水蓄能主要用于削峰填谷和電能管理通過峰谷電價(jià)獲利，也可用于容量型的備用電源。

陳海生特別指出，壓縮空氣儲(chǔ)能適合用于大規(guī)模風(fēng)場(chǎng)，因?yàn)閮烧哂刑烊坏慕Y(jié)合優(yōu)勢(shì)：風(fēng)能產(chǎn)生的機(jī)械功可以直接驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)，減少了中間轉(zhuǎn)換成電的環(huán)節(jié)，從而提高效率。據(jù)悉，國(guó)外有類似示范電站在建。