【科技動態】國內外液態空氣儲能系統最新研究進展

2021-02-15 國際儲能技術與產業聯盟

澳大利亞紐卡斯爾大學開展液態空氣與熱化學儲能耦合系統研究

技術領域:液態空氣與熱化學儲能耦合系統

開發單位:澳大利亞紐卡斯爾大學 Behdad Moghtaderi

技術突破:提出並驗證了一種新型的液態空氣與熱化學儲能耦合系統(LAES-TCES),效率比單獨的熱化學儲能系統高13.3%,儲能密度是單獨液態空氣儲能系統的近3.4倍,同時獲得了該技術的經濟性評估結果。

文章名稱:Sike Wu, Behdad Moghtaderi, et al. Techno-economic analysis of an integrated liquid air and thermochemical energy storage system. Energy Conversion and Management, 2020.

應用價值:所提出的LAES-TCES系統能以更清潔、更高效、更具成本效益的方式實現其儲能功能,研究結果表明應用該耦合系統可產生協同效應,綜合性能優於相關的獨立儲能系統。

科研人員提出了一種新型的液態空氣與熱化學儲能耦合系統,基於這兩個子系統的協同效應,該集成的儲能系統在許多方面都優於獨立的液態空氣儲能和熱化學儲能技術,具有較高儲能密度、較高儲能效率、無地理限制和無環境汙染等優勢。更具體地,液態空氣儲能子系統確保了空氣的最小存儲體積和集成系統的高儲能效率,而熱化學儲能子系統允許其具有高儲能密度和高工作溫度,而無需燃燒化石燃料。為了評估該集成存儲系統的性能,科研人員使用Aspen Plus進行了熱力學和經濟性分析。根據熱力學分析結果,綜合儲能系統的儲能效率和儲能密度分別為47.4%和36.8 kWh/m3,該效率比單獨的熱化學儲能系統高13.3%,儲能密度是單獨液態空氣儲能系統的近3.4倍。經濟效益分析表明,儲能電廠規模為60 MWe的綜合系統的投資回收期約為10年,30年內的平準化電費為179–186美元/MWh。

圖1 LAES-TCES耦合儲能系統示意圖

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技術領域:液態空氣儲能多聯產系統

開發單位:東南大學,Xiaosong Zhang;伯明罕大學,Xiaohui She。

技術突破:提出了一種液態空氣儲能多聯產系統,分析得到了其技術經濟性,項目壽命為30年時,投資回收期較短(約5.7年),儲蓄投資比高出基準LAES系統153%。

文章名稱:Chen Wang, Xiaosong Zhang, Xiaohui She, et al. Techno-economic analyses of multi-functional liquid air energy storage for power generation, oxygen production and heating. Applied Energy, 2020.

應用價值:該系統為提高LAES系統的經濟效益提供了一條可行的途徑,從而促進LAES系統的廣泛應用。

目前獨立的液態空氣儲能(LAES)系統面臨的一個挑戰是經濟效益有待提升,僅通過電價套利,其投資回收期約15年。為了解決這一問題,科研人員首次提出了一種多功能(多聯產)的LAES系統,它不僅能產生峰值電能,還能提供純氧和加熱功能。該系統由空分裝置(ASU)、氮氣液化裝置(NLU)和發電裝置(PGU)組成。

東南大學和伯明罕大學的科研人員對該系統進行了熱力學和經濟性分析。結果表明,與基準LAES系統(NLU+PGU)相比,多功能LAES系統由於ASU的額外電力消耗,往返效率較低,約為0.39。但是,由於純氧和加熱的額外收益,它顯示出更好的經濟性能。在項目壽命為30年的情況下,多功能LAES系統(10 MW/80 MWh)的投資回收期較短,約為5.7年。此外,它的儲蓄投資比為3.12,比基準的LAES系統高出約153%。對系統運行策略的研究表明,空分系統應全天運行。

國際儲能技術與產業聯盟是由中國科學院工程熱物理所牽頭,聯合英國伯明罕儲能中心、中國能源研究會儲能專委會等歐美國際知名儲能技術研發機構及行業組織共同發起。公眾號將重點關注鋰電池、液流電池、壓縮空氣儲能、抽水蓄能、飛輪儲能、儲氫、蓄熱等領域的科技進展和行業動態。

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