非补燃压缩空气储能电站启动啦

程醉

2021年9月30日，我国自主研发的首个非补燃压缩空气储能发电机组，在江苏常州市金坛区盐穴压缩空气国家试验项目现场顺利实现并网，向国家电网发出我国首个大型压缩空气储能电站的第一度电。

你们是不是看得云里雾里？现在，我向大家介绍“储能电站”“压缩空气储能”“非补燃压缩空气储能电站”“空气透平发电系统”这4个相关概念，帮助大家理解。

在谈储能电站之前，我们先搞清楚为什么要储能。简而言之，储能就是把能量储存起来，储能电站主要解决高峰时段用电问题。

过去，人们常用抽水蓄能电站储能，在电网负荷低谷期利用电能将水抽到上水库里储存起来，在电网负荷高峰期放水至下水库发电。这个方法有效，但有明显的缺点——抽水蓄能电站建设周期长，并且对环境有很高的要求。近几年，太阳能发电、风力发电所占比例不断上升。但它们存在不稳定的缺陷，太阳能发电系统一到晚上就“罢工”，风力发电系统在没风或风小的时候会歇菜，人们用这两种系统发电要“看天吃饭”。

因此，我们得用好办法把多余的能量储存起来，尽快建成技术成熟的、对环境友好的、性价比更高的储能电站。

压缩空气储能并非新技术，德国早在1978年便建成世界上第一座示范性压缩空气储能电站。它的工作原理和抽水蓄能电站工作原理大致相同，利用电网负荷低谷期的电能带动空气压缩机对空气进行压缩并储存，在电网负荷高峰期释放压缩空气发电。

压缩空气储存在什么地方很有讲究。人们一般会把它密封在报废的矿井、山洞、岩穴中，有时也会将它储存在储气罐或储气井中。我国常州市的非补燃压缩空气储能电站，是将压缩空气储存在地下盐穴中。

盐穴指盐矿被开采后留下的矿洞。人们采用水溶方式在地下盐层或盐丘中采盐之后，在高温高压的环境中，盐穴里剩余的盐会将裂缝补上。过一段时间，盐穴便成为比较好的密封库房。利用盐穴储存石油、天然气等物资费用较少，还非常安全。常州市金坛区的盐穴大约在地下1000米深的地方，周围地况稳定，不会发生泄漏，并且空间很大，能储存1000万立方米压缩空气。

目前，压缩空气储能系统大致可以分为以燃料为热源的、自带储热的、无热源的这三类。

國外已经投产的压缩空气储能电站几乎都采用以燃料为热源的系统，相关技术最成熟。但它对化石燃料的依赖程度很高，碳排放量很大，对环境并不友好。

我国常州的非补燃压缩空气储能电站采用的是自带储热系统：压缩机对空气进行压缩，回收并储存压缩过程中产生的热量。在需要发电时，电站利用储存的热量对压缩空气进行补热，从而摒弃燃烧化石燃料补热的环节。

科学家研究后发现，传统补燃式压缩空气储能电站的电能转换效率比较低，而常州的非补燃压缩空气储能电站可以将电能转换效率提升至60%以上。

无热源压缩空气储能，也被称为等温压缩空气储能，特点是空气在被压缩和膨胀过程中无限接近等温。目前，相关技术还有待优化。

透平，是外文turbine的译音，指将流体介质中蕴有的能量转换成机械功的机器。根据对应的流体介质，它们一般分为水轮机、汽轮机、燃气透平和空气透平等。

传统的空气透平发电系统由点火系统、压缩空气系统、燃烧室等部分组成。它工作时，外力让发电机转动，转速达到一定数值后，压缩空气进入燃烧室，和燃料一起燃烧，产生高温、高压、高速的燃气流以发电。

我国常州市的非补燃压缩空气储能电站用的是新型空气透平发电系统，没有燃料燃烧环节，使用对空气进行压缩时储存的热量加热输出后膨胀的压缩空气，再用其后形成的气流发电。