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CAES 技术的比较与替代方案
CAES 技术的比较和替代方案 在讨论绝热 CAES（例如 Storelectric 提出的技术）时，了解不同类型的 CAES 非常重要 — 本质上是传统、等温和绝热，以及这些类型的变体。它们的性质非常不同，尤其是绝热 CAES 经常与等温 CAES 混淆，例如 Lightsail、SustainX 和 General Compression 提出的 CAES。事实上，两者根本不同。请注意，所有效率均引用电网到电网和寿命，而电池通常引用端到端 [忽略辅助负载] 和第 1 天 [忽略退化]。还要注意，电池往往会引用不包括土地、电网连接、开发成本等的安装成本，而这些都包含在 Storelectric 的所有估算中。 CAES 压缩空气能储能 (CAES) 使用多余或廉价的能源（例如来自电网或可再生能源发电）将空气压缩至高压 — 通常为 70bar。当再次需要能量时，空气被释放来为涡轮机提供动力（或辅助动力），从而再生电能。由于压缩空气的能量密度不高，需要大量的空气，因此采用地质储存；现有的CAES 采用盐穴，这是目前用于大量储存天然气和其他碳氢化合物、危险废物等的众所周知的技术。尽管欧洲近 1/3 的天然气储量都存储在盐穴中，但从未发生过盐穴坍塌的情况。盐穴是人工建造的，位于盐盆内，世界各地都有。传统CAES 将空气压缩到 70bar 时，温度会升高到 ~650 o C。但空气不能储存在高于 ~42 o C 的盐穴中，否则盐穴会恶化。因此，传统的CAES 会将压缩热浪费在冷却塔中。然而，在大约环境温度下从 70bar 膨胀会使空气冷却至约 -150 o C。这不仅会冻结环境，还会冻结设备，从而破坏设备，因此需要重新加热。传统的 CAES 通过燃烧气体来吸收膨胀热量。Huntorf 和 McIntosh 使用的方法是将压缩空气送入燃气轮机，从而使涡轮机更省油。但它仍然燃烧同等规模发电站 50-60% 的天然气（对于 McIntosh；Huntorf 为 60-70%），其往返效率（所有能量输出：输入）最多为 50%（Huntorf 为 42%），尽管更现代的设备希望达到约 54%。由于膨胀是通过经过特殊改造的涡轮机进行的，因此传统的 CAES 仅适用于固定尺寸。Storelectric 的 CCGT CAES 是传统的（“CCGT” 因为它基于联合循环发电站的设计），但具有以下优点：
绝热与等温CAES
绝热与等温CAES 在讨论绝热CAES（例如 Storelectric 所提出的CAES）时，人们经常将其与等温CAES（例如 Lightsail、SustainX 和 General Compression 所提出的CAES）混淆。事实上，这两者有着根本的不同。CAES 压缩空气储能 (CAES) 使用多余或廉价的能源（例如来自电网或可再生能源发电）将空气压缩至高压 – 通常为 70bar。当再次需要能源时，空气被释放来为涡轮机提供动力（或辅助动力），从而再生电能。由于压缩空气的能量密度不高，需要大量的压缩空气，因此使用地质储存；现有的CAES 使用盐穴，这是目前用于大量储存天然气和其他碳氢化合物、危险废物等的众所周知的技术。尽管欧洲近 1/3 的天然气储量都存储在盐穴中，但从未发生过此类盐穴坍塌的情况。盐穴是人工建造的，盐盆地遍布世界各地。传统压缩空气储能系统将空气压缩到 70bar 时，温度会升高到 ~650 o C。但空气不能储存在高于 ~42 o C 的盐穴中，否则盐穴会恶化。因此，传统压缩空气储能系统会将压缩热浪费在冷却塔中。然而，在大致环境温度下从 70bar 膨胀会将空气冷却到 ~-150 o C。这不仅会冻结环境，还会冻结设备，从而毁坏设备，因此需要将热量重新放回去。传统压缩空气储能系统通过燃烧气体来释放膨胀热。Huntorf 和 McIntosh 使用的方法是将压缩空气送入燃气轮机，从而使燃气轮机更节省燃料。但它燃烧的天然气仍是同等规模发电站的 50-60%（McIntosh 为 60-70%），其往返效率（所有能量输出：输入）最多为 50%（Huntorf 为 42%），尽管更现代的设备渴望达到 ~54%。因为膨胀是通过经过特殊改装的涡轮机进行的，所以传统的 CAES 只有固定尺寸的。等温 CAES 等温 CAES（Lightsail、SustainX、General Compression）意识到压缩空气的最有效方式是在恒定的低温下。因此，他们发明了新型压缩机，可在 ~40 o C 时提取热量。然而，这只考虑了半个周期：提取的热量无法在系统内使用，因此被浪费了。这留下了与传统 CAES 相同的膨胀问题，他们声称通过从环境中吸收热量来解决这个问题：温度足够低，（例如）热泵或工业废热可以提供它。但所需的热量之多，将使任何此类清除工作都难以完成，除非是在非常特殊的地点，例如使用冶炼厂的废热。而且，新型膨胀机还不够完善；而新型压缩机也无法最大限度地提高效率、成本效益或可靠性。绝热 CAES 绝热 CAES 在整个压缩和膨胀循环中平衡热量，储存压缩热量以便在膨胀期间重复使用。RWE 已停用的 Adele 提案 https://www.youtube.com/watch?v=K4yJx5yTzO4（2'39” 视频）中展示了其原理，该提案建议将压缩热量储存在布满毛细管的陶瓷存储器中，以通过陶瓷扩散热量。砖块是陶瓷的。这实际上是两个夜间储热加热器，每个加热器都有一座塔楼那么大，它会膨胀和收缩，摩擦成灰尘（从而堵塞任何可以进入的通道）并压碎毛细管，导致非常高的维护成本和频繁的长时间停电以重建存储器。建造和隔热这样的容器成本高昂。 Storelectric www.storelectric.com 开发了其专有的绝热技术，该技术效率高（40MW 时效率约为 62%，500MW 时效率可提高至约 67%），可利用现有技术建造，经济高效，并已获得 Costain、Fortum、西门子和 Mott MacDonald 等众多跨国工程公司的认可。由于它使用“现成的”压缩机和膨胀机，因此非常可靠，几乎可以建造任何配备此类压缩机和膨胀机的规模。