非補燃壓縮空氣儲能電站啟動啦

程醉

2021年9月30日，我國自主研發的首個非補燃壓縮空氣儲能發電機組，在江蘇常州市金壇區鹽穴壓縮空氣國家試驗項目現場順利實現并網，向國家電網發出我國首個大型壓縮空氣儲能電站的第一度電。

你們是不是看得云里霧里？現在，我向大家介紹“儲能電站”“壓縮空氣儲能”“非補燃壓縮空氣儲能電站”“空氣透平發電系統”這4個相關概念，幫助大家理解。

在談儲能電站之前，我們先搞清楚為什么要儲能。簡而言之，儲能就是把能量儲存起來，儲能電站主要解決高峰時段用電問題。

過去，人們常用抽水蓄能電站儲能，在電網負荷低谷期利用電能將水抽到上水庫里儲存起來，在電網負荷高峰期放水至下水庫發電。這個方法有效，但有明顯的缺點——抽水蓄能電站建設周期長，并且對環境有很高的要求。近幾年，太陽能發電、風力發電所占比例不斷上升。但它們存在不穩定的缺陷，太陽能發電系統一到晚上就“罷工”，風力發電系統在沒風或風小的時候會歇菜，人們用這兩種系統發電要“看天吃飯”。

因此，我們得用好辦法把多余的能量儲存起來，盡快建成技術成熟的、對環境友好的、性價比更高的儲能電站。

壓縮空氣儲能并非新技術，德國早在1978年便建成世界上第一座示范性壓縮空氣儲能電站。它的工作原理和抽水蓄能電站工作原理大致相同，利用電網負荷低谷期的電能帶動空氣壓縮機對空氣進行壓縮并儲存，在電網負荷高峰期釋放壓縮空氣發電。

壓縮空氣儲存在什么地方很有講究。人們一般會把它密封在報廢的礦井、山洞、巖穴中，有時也會將它儲存在儲氣罐或儲氣井中。我國常州市的非補燃壓縮空氣儲能電站，是將壓縮空氣儲存在地下鹽穴中。

鹽穴指鹽礦被開采后留下的礦洞。人們采用水溶方式在地下鹽層或鹽丘中采鹽之后，在高溫高壓的環境中，鹽穴里剩余的鹽會將裂縫補上。過一段時間，鹽穴便成為比較好的密封庫房。利用鹽穴儲存石油、天然氣等物資費用較少，還非常安全。常州市金壇區的鹽穴大約在地下1000米深的地方，周圍地況穩定，不會發生泄漏，并且空間很大，能儲存1000萬立方米壓縮空氣。

目前，壓縮空氣儲能系統大致可以分為以燃料為熱源的、自帶儲熱的、無熱源的這三類。

國外已經投產的壓縮空氣儲能電站幾乎都采用以燃料為熱源的系統，相關技術最成熟。但它對化石燃料的依賴程度很高，碳排放量很大，對環境并不友好。

我國常州的非補燃壓縮空氣儲能電站采用的是自帶儲熱系統：壓縮機對空氣進行壓縮，回收并儲存壓縮過程中產生的熱量。在需要發電時，電站利用儲存的熱量對壓縮空氣進行補熱，從而摒棄燃燒化石燃料補熱的環節。

科學家研究后發現，傳統補燃式壓縮空氣儲能電站的電能轉換效率比較低，而常州的非補燃壓縮空氣儲能電站可以將電能轉換效率提升至60%以上。

無熱源壓縮空氣儲能，也被稱為等溫壓縮空氣儲能，特點是空氣在被壓縮和膨脹過程中無限接近等溫。目前，相關技術還有待優化。

透平，是外文turbine的譯音，指將流體介質中蘊有的能量轉換成機械功的機器。根據對應的流體介質，它們一般分為水輪機、汽輪機、燃氣透平和空氣透平等。

傳統的空氣透平發電系統由點火系統、壓縮空氣系統、燃燒室等部分組成。它工作時，外力讓發電機轉動，轉速達到一定數值后，壓縮空氣進入燃燒室，和燃料一起燃燒，產生高溫、高壓、高速的燃氣流以發電。

我國常州市的非補燃壓縮空氣儲能電站用的是新型空氣透平發電系統，沒有燃料燃燒環節，使用對空氣進行壓縮時儲存的熱量加熱輸出后膨脹的壓縮空氣，再用其后形成的氣流發電。