除富裕国家外,发达国家和新兴国家对能源的需求也在逐渐增加,这也带来了重大挑战。不可再生/传统能源(即石油、天然气和煤炭)的枯竭之后,温室气体 (GHG) 排放量不断增加,加剧了全球变暖。1,2 因此,需要对可再生能源进行管理和适当使用。可再生能源通常由太阳能、风能、潮汐能、生物质能和地热能产生。3,4 最近发现,由于大多数国家都遵循清洁生产政策,依赖可再生能源的发电量迅速增加。5 建议到 2050 年将二氧化碳排放量减少 90%,6 这样才能按照建议将全球变暖效应降低到 2°C 以下。因此,能源生产部门必须完全脱碳,并增加对可再生能源的依赖。与传统能源不同,可再生能源清洁、易得、取之不尽。它们发展迅速,而且
类型 技术 缩写 TRL 混凝土热能存储 CTES 4 电热能存储 ETES 3 重力能存储 GES 6 液态空气能存储 LAES 6 锂离子电池存储 Li-Ion 9
Bilfinger 推动 Highview Power 的创新存储项目,加速能源转型 • 为英国开创性的液态空气储能设施提供全面的咨询、采购和施工服务 • 利用 Bilfinger 深厚的行业专业知识推动可持续能源存储技术的重大进步 • 为英国的可再生能源目标和电网稳定工作做出重大贡献 • 约 200 名 Bilfinger 专业人员组成的专门团队部署在客户所在地英格兰曼彻斯特。 Bilfinger 与英国长时储能企业 Highview Power 合作,率先建设英国首个商业液态空气储能设施,旨在将剩余电力转化为液态空气进行储存。该变革性设施将存储足够的可再生能源,相当于 100 万户家庭一小时使用的电量,从而提高可持续性。Highview Power 的设施还将提供关键的电网稳定服务。 Bilfinger 的工程、自动化和项目英国业务流已经在施工前阶段提供了咨询服务,将负责工厂实现的全面采购和施工服务。 Bilfinger 的服务范围从钢材采购到广泛的工厂建设服务,包括机械、电气、仪表、绝缘、涂装和钢结构工程,以及包括土木工程和设备安装在内的所有施工方面的全面管理。作为总承包商,Bilfinger 致力于确保现场的最高安全标准。Bilfinger 工程、自动化和英国项目副总裁 Darren Clement 表示:“Highview Power 与 Bilfinger 的合作代表着能源转型的关键时刻。通过利用我们的行业专业知识,Bilfinger 将在这个项目中为国家可再生能源目标和电网稳定工作做出重大贡献。
世界正在进行能源转型,以减少二氧化碳排放和减缓气候变化 [1]。正在进行的最重要的行动是加强可再生能源的作用、提高能源效率、实现运输和供暖部门的电气化以及能源储存 [2、3]。氢经济是一种重要的可持续替代方案,将有助于实现运输、供暖部门和能源储存的脱碳 [4]。新冠疫情和乌克兰战争进一步增加了欧洲和西方国家投资氢经济作为化石燃料替代品的兴趣 [5]。氢气显著降低了地缘政治风险,因为它极大地增加了未来能源供应商的多样性 [6]。氢气是一种特别有趣的天然气替代品,因为它也是一种灵活的电力来源,并且可以使用现有的天然气基础设施 [7]。氢气的体积能量密度低,液化后可实现长距离运输。氢气液化会消耗大量能源。现有的氢气液化厂每生产一千克氢气约需 13 千瓦时电力,这约占氢气储存能量的 30% [8]。氢气液化的理论最小能耗(1 bar 时 298 K e 20 K)为每千克氢气 3.7 千瓦时电力,相当于氢气储存能量的 9.3% [8]。正在开发的新工艺可以通过磁制冷将能耗降低到每千克氢气 6 千瓦时电力,效率达到卡诺循环的 50% [9]。用于氢气液化的磁制冷系统的一种可能配置是主动磁再生器 (AMR) 系统。在该系统中,磁性材料通常是一层填充的颗粒床,它们通过一系列磁场循环以提供冷却效果。 AMR 系统已被证明具有很高的冷却能力和效率,使其成为一种很有前途的 H 2 液化技术[10]。显著提高液化效率的另一个方面是规模效应。例如,氢气液化量从每天 100 吨增加到 1000 吨,可将液化成本从 2 美元/千克 H 2 降低到 1 美元/千克 H 2 [8]。液态空气已被提议用于不同目的的冷能回收[11]。例如,使用液态空气储能 (LAES) 来储存电能,即将热能储存在液态空气中,然后用于发电[12]。液态空气已被提议用于液化天然气 (LNG) 工艺的冷能回收,类似于本文提出的方案[13]。使用
世界正在进行能源转型,以减少二氧化碳排放和减缓气候变化 [1]。正在进行的最重要的行动是加强可再生能源的作用、提高能源效率、实现运输和供暖部门的电气化以及能源储存 [2、3]。氢经济是一种重要的可持续替代方案,将有助于实现运输、供暖部门和能源储存的脱碳 [4]。新冠疫情和乌克兰战争进一步增加了欧洲和西方国家投资氢经济作为化石燃料替代品的兴趣 [5]。氢气显著降低了地缘政治风险,因为它极大地增加了未来能源供应商的多样性 [6]。氢气是一种特别有趣的天然气替代品,因为它也是一种灵活的电力来源,并且可以使用现有的天然气基础设施 [7]。氢气的体积能量密度低,液化后可实现长距离运输。氢气液化会消耗大量能源。现有的氢气液化厂每生产一千克氢气约需 13 千瓦时电力,这约占氢气储存能量的 30% [8]。氢气液化的理论最小能耗(1 bar 时 298 K e 20 K)为每千克氢气 3.7 千瓦时电力,相当于氢气储存能量的 9.3% [8]。正在开发的新工艺可以通过磁制冷将能耗降低到每千克氢气 6 千瓦时电力,效率达到卡诺循环的 50% [9]。用于氢气液化的磁制冷系统的一种可能配置是主动磁再生器 (AMR) 系统。在该系统中,磁性材料通常是一层填充的颗粒床,它们通过一系列磁场循环以提供冷却效果。 AMR 系统已被证明具有很高的冷却能力和效率,使其成为一种很有前途的 H 2 液化技术[10]。显著提高液化效率的另一个方面是规模效应。例如,氢气液化量从每天 100 吨增加到 1000 吨,可将液化成本从 2 美元/千克 H 2 降低到 1 美元/千克 H 2 [8]。液态空气已被提议用于不同目的的冷能回收[11]。例如,使用液态空气储能 (LAES) 来储存电能,即将热能储存在液态空气中,然后用于发电[12]。液态空气已被提议用于液化天然气 (LNG) 工艺的冷能回收,类似于本文提出的方案[13]。使用
是液体,在低温下会变成冰,即固态。在此示例中,温度是决定物质状态的主要因素。压力是影响物质状态变化的另一个重要因素。在低于大气压的压力下,水会沸腾,从而在低于 212° F (100° C) 的温度下变成蒸汽。例如,98.6° F (37° C) 时水的蒸气压等于约 63,000 英尺处的大气压。这意味着血液会在该压力高度沸腾!压力是将某些气体转变为液体或固体的关键因素。通常,当对气体施加压力和冷却时,它会呈现液态。以这种方式产生液态空气,即氧气和氮气的混合物。
是液体,在低温下会变成冰,即固态。在此示例中,温度是决定物质状态的主要因素。压力是影响物质状态变化的另一个重要因素。在低于大气压的压力下,水会沸腾,从而在低于 212° F (100° C) 的温度下变成蒸汽。例如,98.6° F (37° C) 时水的蒸气压等于约 63,000 英尺处的大气压。这意味着血液会在该压力高度沸腾!压力是将某些气体转变为液体或固体的关键因素。通常,当对气体施加压力和冷却时,它会呈现液态。以这种方式产生液态空气,即氧气和氮气的混合物。
摘要 面对日益严峻的能源与环境问题,LNG及可再生能源逐渐走入公众视野,成为解决这些问题的关键。然而,若不能妥善利用LNG中蕴含的大量冷能及调控可再生能源波动性的储能技术,将会造成能源损失。本研究通过结合LNG冷能梯级利用与液态空气储能技术,提出了一种基于LNG-LAES的梯级储能系统。根据终端用户不同时段用电需求的不同,将系统分为三种运行模式,并分别从传热、能量、火用等方面进行分析。分析结果表明,本研究设计的LNG-LAES梯级储能系统在能量效率、火用效率及实用经济性方面均具有一定的优势。
b'在全球范围内,可再生能源发电的利用受到电网中可存储能源的数量和持续时间的限制。这是实现深度脱碳电网的主要瓶颈,深度脱碳电网不仅要使可再生能源的渗透率超过 80%,而且对于长期遏制全球变暖和实现气候目标也是必要的。这个问题可以通过部署长时储能来解决,长时储能本质上是指可以长时间存储能源的系统。PTR 认为放电时间超过 8 小时的系统就是 LDES。在这篇介绍性文章中,我们将讨论有前景的 LDES 技术,包括抽水蓄能、液态空气储能、压缩空气储能、飞轮储能、热能储能、氢能储能和电池储能。'
当可再生能源(风能和太阳能)的份额不断增加时,需要储能技术来确保能源系统的稳定性。液态空气储能 (LAES) 是一种很有前途的电能储存技术,具有高能量密度和不受地理限制等优点。然而,独立 LAES 的一个缺点是往返效率 (RTE) 相对较低。在本文中,研究了具有不同压缩和膨胀级数的独立 LAES 系统的性能。所有情况都使用粒子群优化 (PSO) 算法进行优化。最优结果表明,当 LAES 系统中有 2 级压缩机和 3 级膨胀机时,可获得最高的 66.7% 的 RTE。当压缩级数固定时,当膨胀段预热器中的热流和冷流具有接近平行的温度分布时,可获得最高的 RTE。