全球首个5兆瓦/15兆瓦时液态空气储能工厂开通运营

日前，英国Highview Power公司表示，正式开通运营全球第一个电网规模的液体空气储能(LAES)工厂。这个位于曼彻斯特附近的储能容量为5兆瓦/15兆瓦时的液态空气储能(LAES)工厂可以为5000个家庭提供3小时的电力，以及电网平衡和监管服务。

采用替代能源技术

“到2030年，全球储能市场将累计增长到125吉瓦/ 305吉瓦时，在此期间将吸引1030亿美元的投资。”彭博新能源财经的储能行业分析负责人Logan Goldie Scot说。“储能系统成为一种新建发电或网络增强的实用替代方案，特别是对于某些市场中未充分利用的电力资产。我们预计在此期间，储能系统的持续时间将越来越长，并提供峰值容量和可再生能源集成等服务。”

随着液态空气储能(LAES)技术已经在电网规模上得到验证，该工厂为全球更加广泛采用液态空气储能(LAES)技术铺平了道路。真正的长时间储能对于实现更广泛的可再生能源部署至关重要，可以克服太阳能和风能的间歇性，并帮助平滑电力需求的高峰和低谷。液态空气储能(LAES)系统的容量可以轻松且经济高效地扩展到数百兆瓦，并且可以在很长一段时间内轻松存储足够大约100,000个家庭提供的电力。

Highview Power公司的专利技术采用了涡轮机械、发电和工业气体领域的既定流程。液态空气储能(LAES)使用的组件和子系统是主要OEM厂商提供的成熟技术。该技术在很大程度上依赖于发电和工业气体行业的既定流程，其已知的成本、性能和生命周期都能确保低技术风险。

液态空气储能(LAES)如何运作?

液态空气储能(LAES)，也称为低温储能(CES)，是一种大规模的长期储能技术，可以安装在需求点。液态空气储能(LAES)工厂可以提供长期储能。其流体是液化空气或液氮(约78%的空气)，装机容量规模从大约5兆瓦扩展到数百兆瓦，该系统非常适合长时间应用。

液态空气储能(LAES)的基本原理是当空气冷却至-196°C(-320°F)时变为液体，因此可以非常有效地储存在隔热的低压容器中。当电力价格更低(通常在晚上)时，使用电力将空气从大气中冷却至-196°C，使用克劳德循环至液化点。占据气体体积千分之一的液态空气可以在大气压下在大型真空瓶中保存很长时间。

图1 液态空气能量存储系统涉及三个过程：液化、存储和回收。

液态空气储能(LAES)涉及三个核心流程(如图1所示)：

(1)液化空气

充电系统是空气液化器，其使用电能从周围环境吸取空气，清洁空气，然后将空气冷却至零度以下直至空气液化。其结果可以使700升环境空气变成1升液态空气。

(2)存储能量

将液态空气储存在低压的隔热罐中，可以起到储存能量的作用。该设备已在全球范围内部署，用于液氮、氧气和液化天然气的大量存储。工业中使用的储存罐具有存储大量能量的能力。

(3)动力回收

当需要动力时，液体空气从罐中抽出并泵送至高压。空气蒸发并过热至环境温度。这产生高压气体，然后用于驱动涡轮机。

在第三阶段，温度非常低的空气被专用的高级冷藏罐排出并捕获。这在液化过程中的稍后时间使用以提高效率。或者，该系统可以整合来自诸如液化天然气(LNG)终端的工业过程的废冷。

液化空气的低沸点意味着通过引入上述环境热量可以提高系统的往返效率。Highview Power公司的标准液态空气储能(LAES)系统捕获并存储液化过程(第1阶段)产生的热量，并将这些热量集成到动力回收过程(第3阶段)。该系统还可以在第三阶段集成来自工业过程(例如火力发电或钢厂)的废热，从而回收额外的能量。

与基于化学的技术不同，该系统使用热力循环运行，该循环可以与并置的热过程相连接，例如液化天然气(LNG)再气化设备、调峰设备和工业应用。这意味着它可以利用废热和废冷，通过将废热能转化为系统的有用资源来提高主要工艺的效率。

在最佳环境下部署时，100兆瓦的电厂可以存储足够的电力，为10万户家庭供电。这是中型到大型储能系统的最佳选择，可以现场部署在需求点。

图2显示了25兆瓦/1125兆瓦液态空气储能(LAES)装置的配置。该系统以及目前可用的所有储能系统都需要大量空间。

图2 储能容量为2.25/125MW的液态空气储能(LAES)的组件包括压缩机房、空气净化器、冷箱和冷膨胀机、液体空气存储器、低温泵、集装箱式电源涡轮机和发电机，2×10MW、热交换器容器、高级冷库、热水储存器、以及电气进口和开关室。