深冷液化空氣儲能技術(shù)及智研院相關(guān)工作一、儲能需求及深冷液化空氣儲能技術(shù)2匯報(bào)提綱二、智研院相關(guān)工作三、小結(jié)3冀北電網(wǎng)儲能需求分析

冀北電網(wǎng)新能源分布情況冀北電網(wǎng)內(nèi)新能源發(fā)電呈高速發(fā)展趨勢。按照河北省可再生能源發(fā)展規(guī)劃，2020年，新能源消費(fèi)量將占終端能源消費(fèi)總量的30%；2030年，將達(dá)到50%。調(diào)峰約束是影響冀北風(fēng)電消納的重要因素。風(fēng)電呈現(xiàn)明顯的反調(diào)峰特性，約30%的風(fēng)電棄風(fēng)是由于調(diào)峰約束所致。冀北電網(wǎng)風(fēng)電反調(diào)峰日曲線圖大規(guī)模能量型儲能技術(shù)是提升電網(wǎng)調(diào)峰能力，緩解冀北電網(wǎng)棄風(fēng)限電的重要手段。4多種儲能技術(shù)性能對比分析儲能方式儲能密度Wh/L效率

%規(guī)模

MW壽命

年安全性建設(shè)投資元/kWh抽水蓄能0.5-1.570%-85%100-100040-60高200-1000壓縮空氣1.8~660-120(液化)40%~70%1-30020-40高300-2000鉛蓄電池30-10070%~75%13—5較好1000-2000鋰離子電池100-20080%~86%0.5-208—10較好2000-5000液流電池20-7070%~80%0.5-108—10較好5000-8000鈉硫電池150-30075%~85%0.5-308—10一般1500-3000抽水蓄能和壓縮空氣儲能是滿足大規(guī)模調(diào)峰的能量型儲能技術(shù)。抽水蓄能受限于地理?xiàng)l件和水資源的約束；壓縮空氣儲能技術(shù)正向高效、低成本、無地理?xiàng)l件限制的方向發(fā)展。5傳統(tǒng)燃料補(bǔ)燃提升透平機(jī)入口空氣溫度和壓力，提升系統(tǒng)效率德國Huntorf電站，290MW×2h美國McIntosh電站，110M×26h先進(jìn)絕熱儲熱技術(shù)回收壓縮余熱取代補(bǔ)燃，保證系統(tǒng)效率在建德國Adele電站，90MW×4h中國蕪湖500KW×1h小型樣機(jī)深冷液化將空氣液化并儲存，同時(shí)回收壓縮余熱和膨脹余冷，提升系統(tǒng)效率英國Slough電站，350KW×7h在建Manchester電站5MW×3h中國廊坊1.5MW×1h試驗(yàn)樣機(jī)壓縮空氣技術(shù)路線比較6

傳統(tǒng)先進(jìn)絕熱深冷液化功率MW100~8001~80010~300能量密度

Wh/L1.8~5.13~660~120設(shè)計(jì)效率%40~5450~7050~70存儲方式洞穴小規(guī)模高壓儲罐

大規(guī)模洞穴低壓儲罐式存儲壓力

MPa7~103~300.5~1（液態(tài)空氣）安全性差差好占地

m2/MW1200~5200600~1300140~300地理?xiàng)l件限制有有無成本

RMB/kW4000~600012000~180004200~910012000(10MW)4200~8000(>50MW)深冷液化空氣儲能技術(shù)，空氣以低壓、低溫、液態(tài)存儲，能量密度高；低壓罐體，安全性好，且不受地理位置限制；預(yù)期效率50%~70%，具有很好的應(yīng)用前景。深冷液化空氣儲能技術(shù)優(yōu)勢壓縮凈化深冷存儲系統(tǒng)儲熱系統(tǒng)制冷液態(tài)空氣存儲汽化膨脹電能輸出電能輸入空氣入口空氣出口充電過程存儲過程放電過程深冷液化空氣儲能技術(shù)-技術(shù)原理深冷液化空氣儲能技術(shù)—示范工程英國倫敦深冷儲能示范工程建于2010年，容量350kW×7h，驗(yàn)證了技術(shù)可行性。英國曼徹斯特深冷儲能示范工程計(jì)劃2016年投運(yùn)，容量5MW×3h，設(shè)計(jì)效率55%。英國倫敦深冷儲能示范工程實(shí)景圖一、儲能需求及深冷液化空氣儲能技術(shù)三、小結(jié)9匯報(bào)提綱二、智研院相關(guān)工作10完成子系統(tǒng)設(shè)計(jì)空氣液化子系統(tǒng)儲熱儲冷子系統(tǒng)膨脹發(fā)電子系統(tǒng)提出12.5MW×8h的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)技術(shù)方案完成設(shè)備選型絕熱壓縮機(jī)換熱/冷、儲熱/冷、汽化器級間加熱的膨脹機(jī)深冷液化空氣儲能系統(tǒng)--技術(shù)方案設(shè)計(jì)11完成系統(tǒng)仿真計(jì)算和主參數(shù)的設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了流程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性；考慮了關(guān)鍵設(shè)備的耗能、換熱器效能、管道壓力損失等，完成系統(tǒng)的效率分析計(jì)算；依據(jù)國內(nèi)設(shè)備廠家所提供數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)效率為54.5%，冷熱綜合利用效率可達(dá)60%以上。深冷液化空氣儲能系統(tǒng)—系統(tǒng)計(jì)算深冷液化空氣儲能系統(tǒng)—關(guān)鍵設(shè)備開發(fā)目前正在開展與GE、西門子等國外廠家的聯(lián)合設(shè)計(jì)功能壓縮機(jī)：利用絕熱式壓縮過程，將入口的常溫空氣壓縮到高溫高壓的狀態(tài)膨脹機(jī)：利用級間加熱的膨脹過程，將高壓空氣膨脹降壓，并對外輸出機(jī)械能選型和設(shè)計(jì)優(yōu)選了離心式、軸流式、以及離心和軸流復(fù)合式等幾種主要方案，正在開展深入設(shè)計(jì)。主要參數(shù)：壓縮機(jī)功率：7.7MW和12.4MW（輸入）膨脹機(jī)功率：12.5MW（輸出）換熱器功能：用于高壓空氣的冷卻和膨脹前端的加熱選型：管殼式的換熱器，可實(shí)現(xiàn)高壓氣體的換熱過程智研院基于前期的儲熱等研究工作，初步完成換熱器及深冷儲罐的計(jì)算分析，正在開展與企業(yè)的聯(lián)合設(shè)計(jì)工作深冷儲罐功能：儲存氣化器出口的冷能，并用于制冷過程，降低液化功耗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：采用球狀的儲冷載體，搭建基于儲冷載體的固定床式儲冷換熱裝置主要參數(shù)：最低存儲溫度達(dá)-150℃深冷液化空氣儲能系統(tǒng)—關(guān)鍵設(shè)備開發(fā)14設(shè)備布置

壓縮機(jī)、膨脹發(fā)電機(jī)組、儲熱蓄冷罐體、液化空氣儲罐、換熱器、風(fēng)機(jī)泵閥和控制保護(hù)小室占地面積約：2000平方米設(shè)備造價(jià)：按照國內(nèi)外設(shè)備造價(jià)不同，系統(tǒng)主體造價(jià)2~2.5億張北示范工程深冷液化空氣儲能裝置布置深冷液化空氣儲能系統(tǒng)—占地和造價(jià)15深冷液化空氣儲能系統(tǒng)—經(jīng)濟(jì)性效益分析

按照每天12.5MW機(jī)組發(fā)電8小時(shí)計(jì)，電費(fèi)取風(fēng)電

電價(jià)0.54元/kWh每年可以產(chǎn)生1892萬元電費(fèi)收入深冷液化空氣儲能的作用主要體現(xiàn)在提升電力系統(tǒng)調(diào)峰能力與消納棄風(fēng)電。棄風(fēng)電消納的節(jié)電效益降低電力系統(tǒng)峰谷差，提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性增加電力系統(tǒng)調(diào)峰能力，產(chǎn)生顯著節(jié)煤效益經(jīng)濟(jì)效益效益分析16系統(tǒng)維護(hù)說明液化空氣儲能每天夜間谷電時(shí)間儲電，轉(zhuǎn)化為液態(tài)空氣，白天峰電時(shí)間放電，采用自動控制，安全可靠，運(yùn)行維護(hù)量小。運(yùn)行人員可以由風(fēng)光儲輸示范基地運(yùn)行人員兼職。運(yùn)維人員只需對壓縮機(jī)、膨脹機(jī)等設(shè)備進(jìn)行日常巡視檢查。每3-5年進(jìn)行系統(tǒng)大修，大修時(shí)間10-15天左右。主要設(shè)備隨系統(tǒng)大修進(jìn)行檢驗(yàn)檢測消防設(shè)計(jì)說明本裝置火災(zāi)類別大部分為丁、戊類，涉及的主要物料有空氣、液空等，主要生產(chǎn)介質(zhì)為空氣，不燃不爆，火險(xiǎn)等級較低。深冷液化空氣儲能系統(tǒng)—維護(hù)與消防設(shè)計(jì)一、儲能需求及深冷液化空