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揭秘金坛盐穴

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发布时间:2022-07-14    信息来源:中国华能

金坛盐穴压缩空气储能示范电站吸纳电网低谷时的“弃能”,并充分加以利用,使之转化为空气分子的内势能。当用电高峰到来之时,将分子势能加以释放而做功发电,从而大幅改善发电、用电的时空结构。

储释能过程

储能原理

1、采用多级压缩、中间冷却的方式压缩空气。

2、压缩结束后的出口空气进入换热器,在换热器中与导热油进行热量交换,导热油吸热后将热量储存。

3、经过压缩、冷却的高压空气储存于盐穴中,部分压缩热量储存在储油罐和储热罐内。

4、储存在盐穴的高压空气经过换热器加热后,进入透平膨胀机做功,推动发电机发电,同时降温后的导热油储存在低温储罐中。

夜晚:项目利用低谷电连续压缩空气运行8小时。

白天:压缩机停止运行;膨胀机发电过程5小时后停止运行。发电年利用小时数约为1660小时。

金坛盐穴

储气类型空气

位置地下约1000米

项目已启用的盐穴容量,22万立方米容积相当于105个奥运会泳池,一个储能周期可满足6万用户一天的用电量。

金坛盐穴总容量,超过 1000万立方米,若全部开发能够满足65万用户使用一个月

盐穴工作压,12~14兆帕相当于120~140个大气压,是家用高压锅压力的100倍,相当于在1000多米的深海之下


核心技术

世界参数最高的多级离心式空气压缩机

压缩机采用变频调速。在储气阶段,因盐穴的压力是变化的,变频调速可确保整个压缩机组的高效率运行。

项目中多台大型空压机串联运行,涉及大功率压缩机组的启动加载、防喘振控制、防阻塞控制、串联控制、停机卸载控制等众多技术难点,以及空气储能项目所特有的高频次启停机加卸载操作问题,其技术难度和复杂性远高于常规机组水平。

世界最大空气动力透平机组

透平是以空气为介质、一次中间再热、单缸单排气、轴排、常压背压、高低压反流布置的反动式气轮机。

采用最先进的通流设计技术,设计效率超过90%,是全球首台针对非补燃压缩空气储能电站运行特性研发的空气透平机组。

结合储能系统特性,创新启动运行方式,兼顾机组的灵活性和安全性,实现电网的快速响应要求。

采用整体式基架结构,大幅提高了安装质量,极大地节省了现场安装时间。

世界单台容量最大、温度参数最高的油-空气换热器

换热器可实现高效的热量交换,有效应对冷热交变,设计设备寿命30年。

换热器首次实现蓄热换热器热力设计计算,突破了压缩空气介质设备热力计算技术瓶颈。

创造性地开发了高效纯逆流发夹式换热器结构,有效地控制了系统压损。

成功解决了U形管弯管段因支撑跨距大导致的管束振动问题,保障设备安全稳定运行。

采用模拟分析手段绘制设备启动曲线,优化系统综合启动策略,大大缩短了设备启动时间,保证了系统最大限度经济性运行。

世界领先的地下盐穴造腔技术

由于盐穴在上千米深的地下,开采只能通过管道井进行,无法直接窥探其内部真实场景,只能从地面管道和控制机械略知一二。

将盐穴塑造成“梨形”可以承受更高压力,因此在施工过程中,综合利用声呐探测等各种手段,及时了解掌控形状变化,引导其向“梨形”拓展。


非补燃式空气压缩储能技术

压缩空气储能是新型储能“家族”中的一员,具有储能密度大、存储周期长、投资成本较少等优点。

2014年底,清华大学承担的国家电网压缩空气储能550千瓦规模的发电项目在安徽省芜湖市成功实现带载发电,成为世界上首套实现储能发电循环的非补燃压缩空气储能发电系统,其电换电试验效率达到33.3%。

01技术发展路线

传统技术:

补燃式电站在膨胀做功时需要燃气补热才能维持系统的循环运行,因此存在能耗大的问题,电能转换效率左右。

本项目技术:

利用回热技术,收集和利用压缩空气过程中产生的大量热能,摆脱了对化石能源的依赖,电能转换效率,并且全过程无燃烧、无碳排放。

02技术优势

非补燃压缩空气储能系统具有占地少、不受电站建设场地约束、存储介质为无所不在的空气、工程建设易于实施等优势。

这种“补峰应急”系统的控制响应速度高于抽水蓄能机组,有助于消除新能源接入对电力系统带来的注入功率随机性波动的安全隐患。

03技术应用

全球盐穴压缩空气储能电站研究已有40多年历史。目前,国外已有2座大规模盐穴压缩空气储能电站投入商业运行。321兆瓦德国亨托夫电站,运行效率为29%;110兆瓦美国麦金托什电站,运行效率为54%。