浅谈压缩空气储能

　　随着间歇式、不稳定的可再生能源并网比例不断加大，电网也在承受着严峻的考验。比如近年来引发关注的弃风问题——一年有8600小时，而风机的年利用小时数还不到1500，风力资源极大浪费了，一个重要的原因就是缺乏配套的调节电源。不过，储能技术则提供了一种很好的解决办法。具体来说，储能的调峰调频能力强，响应速度快、信息化自动化程度高，方便电网调度。同时，储能减少了备用机组容量，提高机组运行效率，减少温室气体排放。

　　目前世界上储能技术各有不同，大致可分为物理储能和化学储能。其中，物理储能包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、相变储能等。化学储能包括铅酸电池、锂系电池、液流电池、钠硫电池等。此外，还有电磁储能，如超导储能等。 

　　就压缩空气储能这一新兴技术，本报记者日前采访了致力于该领域研究长达20年的中国科学院院士、清华大学电机系教授卢强。

　　中国能源报：现在应用更多的集中式储能方式是抽水蓄能，压缩空气储能和抽水蓄能相比，优劣势在哪？

　　卢强：抽水蓄能是一种比较好的储能方式，技术相对成熟，寿命达到30-40年，功率和储能容量规模可以做得很大，对于控制电网的稳定性和安全性、调峰、调频以及接纳可再生风电都可以发挥巨大作用。但蓄水储能有一个局限性，就是受地势影响较大，必须要有合适的地理条件。比如在北京，找了几十年才找了一处——十三陵水库。水库周围是地势相对较高的高山，在高山上修建水库，夜间将十三陵水库的水泵入，白天高峰用来发电。尽管泵水也需要耗费电力，但是这个电力是夜间的低谷电价，大概是3-4毛钱，而白天高峰电价则是1.2元。利用电力差价来实现盈利，现在十三陵水库的投资早已收回了。

　　相比抽水蓄能受限于地理条件，空气压缩储能则不然。只要有需要的地方，就可以建造，它也是利用低谷、弃风、弃水、弃光的电力来储能，在有需要的时候发出来，完全不受地理条件的限制。

　　中国能源报：抽水蓄能是利用水的势能来发电，压缩空气储能原理是怎样的？

　　卢强：压缩空气是利用分子的内力。常态下，每个人承受的空气压力是0.1兆帕，也就是一个大气压，而储能罐里的空气压力是40兆帕，即400个大气压。只要闸门一开，压缩空气就将喷射而出，这跟水的道理一样。用12缸、24缸的发动机来驱动一个转动的大轴，大轴连着发电机，给了磁场就能发电。压缩空气储能不受地理条件限制，利用的也是放弃不用的“垃圾电力”。

　　中国能源报：那么压缩空气储能的安全性和可靠性如何？

　　卢强：现在华夏空能机械科学研究院做的储气罐，可以允许的最高压力是50兆帕，实际上我们充气只到40兆帕，也就意味着有很大的安全系数，是安全的。另外，空气不会燃烧，没有爆炸的危险。如果储气罐漏气，罐内压力会骤然降低，空气既不会爆炸也不会燃烧，因此是一种比较安全的储能方式。