改進的光熱復合壓縮空氣儲能系統設計方案及其仿真分析

陳曉弢，王國華，司 楊，梅生偉，薛小代，陳來軍，張學林

(1. 青海大學 啟迪新能源學院，青海 西寧 810036；2. 清華大學 電機系 電力系統及發電設備控制和仿真國家重點實驗室，北京 100084；3. 江蘇加怡熱電有限公司，江蘇 常州 213000)

0 引言

清潔能源作為未來接入智能電網的主導能源，其大規模開發與利用是全球能源發展的必然趨勢[1]。然而，以風電、光伏發電為代表的清潔能源具有間歇性和波動性的特征，其大規模接入不僅會引發嚴重的棄風棄光問題，亦給智能電網的安全、穩定、高效運行帶來了一系列的挑戰。如何有效緩解棄風棄光難題，實現清潔能源對化石能源的逐步替代，已成為建設智能電網亟需解決的關鍵問題。

“智能電網+大規模儲能技術”是解決當前棄風/棄光問題、保證智能電網高效和經濟運行的有效措施之一[2]。目前，較為成熟的大規模物理儲能的技術主要有抽水蓄能和壓縮空氣儲能CAES(Compressed Air Energy Storage)系統。相較于抽水蓄能，CAES具有選址靈活、綜合能源利用率高等優點[3]。然而，目前已商業化運行的德國Huntorf電站和美國McIntosh電站均存在天然氣依賴和污染物排放的問題[4]，限制了其在智能電網中的推廣與應用。

在CAES中引入外部熱源可解決上述電站對天然氣的依賴問題[5]，這也日益成為研究人員關注的焦點。相關機構圍繞太陽能光熱與CAES集成領域開展了理論與仿真研究[6-8]。仿真結果表明，引入外部熱源的CAES可有效提升系統的儲能效率。其中，透平膨脹機與高速同步發電機作為CAES中的釋能發電環節，是影響系統儲能效率的關鍵因素之一[9-10]。……