Tecnología de almacenamiento de energía en aire comprimido

aire comprimido almacenamiento de energía Utiliza el exceso de electricidad del sistema de energía durante el período de baja carga. El compresor de aire es accionado por un motor eléctrico para comprimir el aire en una cueva subterránea cerrada de gran capacidad como cámara de almacenamiento de gas. También puede ser una mina abandonada, un tanque de gas submarino hundido, una cueva, un pozo de petróleo y gas caducado o un pozo de almacenamiento de gas recién construido. Cuando el sistema eléctrico genera electricidad insuficiente, el aire comprimido se mezcla con petróleo o gas natural a través de un intercambiador de calor y se quema, y luego se introduce en la turbina para generar electricidad.

El sistema CAES incluye principalmente componentes clave como generadores, compresores, cámaras de combustión, cámaras de almacenamiento de gas, expansores y motores eléctricos, y se divide en dos procesos: almacenamiento de energía y liberación de energía. En el proceso de almacenamiento de energía, se utiliza energía renovable, como la energía eólica y la energía fotovoltaica, para impulsar el compresor para comprimir aire y almacenar aire a alta presión en la cámara de almacenamiento de gas; En el proceso de liberación de energía, el aire a alta presión en la cámara de almacenamiento de gas impulsa el expansor para generar electricidad.

El almacenamiento de energía en aire comprimido se puede dividir principalmente en dos procesos de trabajo básicos: almacenamiento de energía y liberación de energía:

Al almacenar energía, el motor impulsa el compresor para absorber aire del ambiente, comprimirlo a un estado de alta presión y almacenarlo en el dispositivo de almacenamiento de gas. En este proceso, la energía eléctrica se convierte en energía interna del aire comprimido.

Al liberar energía, el aire comprimido almacenado en el dispositivo de almacenamiento de gas ingresa a la turbina de aire para expandirse y generar electricidad. En este proceso, la energía interna y la energía potencial contenida en el aire comprimido se convierten nuevamente en energía eléctrica.

El papel del almacenamiento de energía del aire comprimido

1.Almacenamiento de energía de alta potencia

La potencia de una sola unidad puede alcanzar cientos de megavatios y la potencia se puede ajustar en tiempo real durante el funcionamiento real.

2.Almacenamiento de energía a largo plazo

Se puede lograr un almacenamiento de energía a largo plazo para una programación diaria, semanal o incluso estacional.

3.Fuente de alimentación a largo plazo

Se puede lograr un suministro de energía a largo plazo ajustando la potencia de salida.

4.Almacenamiento y suministro de energía múltiple

Las capacidades de almacenamiento y suministro de energía múltiple se pueden combinar con calor solar térmico, geotérmico y calor residual industrial como centro energético para sistemas de energía limpia.

Clasificación del almacenamiento de energía del aire comprimido y ruta técnica Clasificación del almacenamiento de energía del aire comprimido

1.Almacenamiento de energía de aire comprimido de combustión suplementaria

Principio de funcionamiento:

Aprovechando el ciclo de energía del gas, se coloca un quemador frente al expansor del sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido, y el gas natural y otros combustibles se mezclan con aire comprimido para su combustión a fin de aumentar la temperatura de entrada del aire del expansor de la turbina de aire.

Características técnicas

Estructura simple, alta madurez técnica, operación confiable del equipo, bajo costo de inversión, larga vida útil y características de respuesta rápida similares a las de las centrales eléctricas de gas;

En el contexto actual de desarrollo vigoroso de la energía verde y control de las emisiones de carbono, las emisiones de carbono se han convertido en su mayor inconveniente.

2. Almacenamiento de energía de aire comprimido adiabático.

Principio de funcionamiento

Al aumentar la relación de compresión de una sola etapa del compresor, se obtiene y almacena un mayor grado de energía térmica comprimida; Durante el proceso de liberación de energía, el calor de compresión almacenado se utiliza para calentar el aire de entrada del expansor de la turbina para lograr el almacenamiento de energía del aire comprimido sin necesidad de reponer combustible. Según las diferentes temperaturas de almacenamiento de calor, se puede dividir en dos rutas técnicas: temperatura alta (>400 ℃) y temperatura media (<400℃).

Características técnicas

El almacenamiento de energía adiabático de aire comprimido a alta temperatura tiene cuellos de botella técnicos en las tecnologías de compresión a temperatura ultraalta y almacenamiento de calor sólido a alta temperatura, lo que las hace difíciles de lograr;

El equipo clave de almacenamiento de energía de aire comprimido adiabático de temperatura media tiene tecnología madura, costo razonable, fuerte estabilidad y controlabilidad del sistema y la capacidad de almacenamiento y suministro de energía múltiple, lo que es fácil de realizar en aplicaciones de ingeniería.

3. Almacenamiento de energía de aire comprimido isotérmico.

Principio de funcionamiento

La compresión y expansión del aire se logran mediante un proceso casi isotérmico. Durante el proceso de compresión, el calor de compresión y la energía potencial de presión se separan en tiempo real, de modo que el aire comprimido no experimenta un gran aumento de temperatura; Durante el proceso de expansión, el calor de compresión almacenado se devuelve al aire comprimido en tiempo real, de modo que el aire comprimido no experimenta una gran caída de temperatura.

Características técnicas

Las ventajas del almacenamiento de energía de aire comprimido isotérmico son una estructura de sistema simple y parámetros operativos bajos, pero su potencia instalada es generalmente pequeña, la eficiencia del almacenamiento de energía es baja y el proceso de compresión isotérmica y el proceso de expansión son difíciles de lograr. Sólo es adecuado para escenarios de almacenamiento de energía de pequeña capacidad.

4.Almacenamiento de energía de aire comprimido no complementario compuesto

Principio de funcionamiento

La energía solar térmica, la energía geotérmica y el calor residual industrial pueden satisfacer las necesidades de calefacción del sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido durante el proceso de expansión. Este sistema que realiza un almacenamiento de energía de aire comprimido no suplementario mediante la combinación de múltiples sistemas de energía se denomina sistema compuesto de almacenamiento de energía de aire comprimido y su principio de funcionamiento es similar al del almacenamiento de energía de aire comprimido adiabático.

Características técnicas

El sistema compuesto de almacenamiento de energía de aire comprimido tiene una gran capacidad de almacenamiento y suministro de energía múltiple, lo que puede realizar el almacenamiento, la conversión y la utilización de diversas formas de energía, satisfacer diferentes formas de demanda de energía y mejorar la eficiencia de utilización integral de energía del sistema.

5. Almacenamiento de energía en aire licuado muy frío

Principio de funcionamiento

El almacenamiento de energía de aire licuado muy frío es similar al almacenamiento de energía de aire comprimido adiabático en términos de compresión, expansión y almacenamiento de calor. La diferencia es que el almacenamiento de energía en aire líquido agrega un sistema de almacenamiento en frío, que incluye enfriamiento, licuefacción, separación, almacenamiento de aire durante el almacenamiento de energía y gasificación del aire durante la liberación de energía.

Características técnicas

La mayor ventaja es que el aire se almacena en forma líquida a presión normal, con una alta densidad de almacenamiento de energía, lo que puede reducir en gran medida el volumen del sistema de almacenamiento de gas y reducir la dependencia de la central eléctrica de las condiciones del terreno. Sin embargo, debido a la adición de un sistema de almacenamiento en frío, la estructura del sistema es más complicada.