恒压压缩空气储能技术为发展大规模海上风电铺路

　　随着海上风电的发展，海上储能技术需求急剧增加。为此，中国科学院工程热物理研究所储能研发中心（以下简称储能研发中心）研发了兆瓦级水下恒压压缩空气储能系统样机。近期，他们对该系统的储电和放电过程进行了实验测试，揭示了储电过程可再生能源实时消纳和放电过程的调节特性。7月24日，最新研究成果发表于Energy Proceedings期刊。

　　海上可再生能源发电，尤其是风电，已进入规模化发展时期。据国际可再生能源署（IEA）报道，2023年全球海上风电新增装机7.3吉瓦，累计超过50吉瓦。由于可再生能源具有波动性、随机性和不可预测性，为了提高供能稳定性，海上储能需求急剧增加，需要发展经济、适用、可靠的海上储能技术。

　　论文第一作者、储能研发中心刘长春介绍，水下恒压压缩空气储能技术利用水下天然恒压、恒温的环境优势，实现恒压储能和释能，能够稳定压缩机和膨胀机工作压力，使其工作在设计点附近，同时避免节流损失，系统效率较恒容系统提高2-5个百分点，储能密度可达恒容系统3倍以上，具有安全、稳定、高效等特点，是一种非常适用于海上能源保障的大容量储能技术。除了在海上应用，还可用于对现有采用地下恒容储气的压缩空气储能电站进行改造，提高运行效率。

　　据悉，最近将恒压压缩空气储能与各种可再生能源相结合的研究激增，但实验验证严重不足。为突破水下实验场地和成本限制，储能研发中心提出了基于深水模拟装置的恒压压缩空气储能实验技术，采用高压水和高压气模拟柔性气囊外部深水环境，搭建了兆瓦级恒压压缩空气储能系统实验平台，设计储气压力等效水深约700米，具备开展真实深水环境下的系统试验、柔性储气装置变形特性试验和疲劳性能试验等功能。

　　实验表明，水下恒压压缩空气储能系统具有可靠、快速的调节特性，储能过程中对可再生能源的实时消纳维持在±5%以内，发电过程中膨胀机振动小于41微米，冷启动时间不超过5分钟，2分钟内停机。带有柔性储能装置的系统可以完全利用储存的压缩空气，保持压缩机出口和膨胀机入口的压力稳定，大幅提高储能密度和储能效率。

　　本研究为恒压压缩空气储能系统服务于海上可再生能源规模发展奠定了基础。

　　相关论文信息：

　　https://doi.org/10.46855/energy-proceedings-11306

　　https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.123129