所谓超级压缩空气(液态空气)储能调峰,是什么
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所谓超级压缩空气(液态空气)储能调峰(兼超级空调),就是在大西北、西南、东北压缩空气,所得热能就地供暖,然后空分消纳一部分压缩空气,富余量通过高压管道输送到东南泄压回收电力并制冷供凉,同样可空分一部分制取液氧液氮液氩。
除此之外,还可深度综合利用,增益光风水电,取得储能效率超过100%的特殊效果。
具体而言就是:
①上风口削风,下风口引风。
冬季夜间在三北各大城市北侧上风口削北风,可提高供暖保暖效率(白天在城南利用地热回收电力,削北风效果加倍),从而节约电能热能。夏季在东南各大城市和海上风电场上风口削台风,可减轻台风破坏损失(下风口回收电力,削台风效果加倍),提高风电效率和运行时长(减少停机自保时长)。
下风口引风,则是为光伏储能,在弱风过渡期引风,增益风电。
边疆六大压缩空气(液态空气)储能基地(平衡光伏风电水电,定时压缩引风):西北沙漠引风削风区、北部内蒙古高原冬季削北风区、东北冬季削北风区、西部青藏高原引风区、南部沿海夏季削台风区、东部沿海夏季削台风区。并配套建设高压输气管道(定点泄压释放冷空气可人工降雨)和自来水供暖供凉系统。
沙漠光伏发电配套压缩空气(液态空气)储能(兼引风云雨雪)。沙漠地区昼夜温差大,可形成引风云雨雪效果。光伏治沙会削弱这种能力,而压缩空气储能恰好补上。消纳回收电力时间也恰好与光伏契合。
东北风电夜间压缩空气储能(风机+压缩空气削北风),西北光伏白天压缩空气储能(冬季削北风,夏季引风云雨雪),西南水电白天压缩空气储能(白天引风云,夜间人工降雨)。
②南方白天压缩放热除湿除云雾,夜间泄压人工降雨。
冬季在长江流域除湿,可提高供暖保暖效率,节约电能热能。夏季除湿可提高人体散热效果,减轻中暑几率。白天除湿除云雾,则可提高光伏发电效率。多雾路段除湿除雾,雾霾弱风期引风除湿除雾,可提高交通安全和效率。
③江河中上游梯级引风人工降雨。
雨季在中上游压缩空气引风,然后梯级泄压人工降雨,可提高中上游有效降雨量,减少下游无效降雨,分散降雨集中度,缓解东南雨季窘境。
旱季或旱年引风人工降雨,可缓解干旱(例如今年江西)。
长江干流水电站正常蓄水位
梨园1618阿海1504金安桥1418龙开口1298鲁地拉1224观音岩1134米
乌东德975白鹤滩825溪洛渡600向家坝380三峡175葛洲坝66米
长途长周期输储气管罐10MPa以上尽量不变形。
短途短周期输储气管球1MPa以下可变形可膨胀。
④水库死水位以下储存压缩空气提高水位。
可变形输储气管球平时占据一部分死库容(死水位以下主河道两侧泥沙淤积区),略微提高水位增益水头(减少上游来水势能损失),汛期执行汛限水位时可快速反应,有助于调水调沙(洪峰后快速排空腾出库容截留尾洪)。
长江干流水电站最大水头及额定水头
乌东德163.4-137白鹤滩243.1-202溪洛渡229.4-197米
向家坝114.2-100三峡113-85葛洲坝27-18.6米
⑤压缩空气用于船闸和水轮机组控温。
平时可替代一部分水,从而节约水能。又可稳定出入水流,加速船闸运行,提高通航量。泄压所得冷量可顺带用于水轮机组控温,从而提高发电效率。八月水温最高时正是汛期执行汛限水位,频繁储放压缩空气恰好顺带控温。
珠江支流北江飞来峡年平均水温21.9设计最高30实测最低4最高32.2℃
冷却水系统水力总损失0.22MPa
表面冷却器0.16空气冷却器0.04管路系统0.03MPa
相关计算如下:
①2021年新能源装机、年发电、消纳、弃电量
○光伏、风电、水电
装机3.06+3.28+3.55=9.89亿千瓦
发电3259+6526+13401=23186亿千瓦时
消纳光伏98%风电96.9%水电97.5%
弃65.18+202.306+335.025=602.511亿千瓦时
②抽水蓄能电站装机0.36亿千瓦×2400小时
年可消纳864可回收75%约648损失216亿千瓦时
抽水蓄能取值:运行2400小时,效率75%
参考河北丰宁抽水蓄能电站总装机12×30=360万千瓦,年设计发电量66.12亿千瓦时,年抽水电量87.16亿千瓦时。
全年运行871600/360=2421.111111小时
抽水蓄能效率6612/87.16=75.860486%
日调峰量24×360×6612/8716=6554.34603万千瓦时
③2018 年全球住宅和商业空调用电量达到 1932 太瓦时,中国占比 34% 左右。
19320×0.34=6568.8亿千瓦时
④弃电量可压缩空气600×16=9600亿立方米,空分、氮氧化工可就地消纳一部分。
抽水蓄能量可压缩空气864×16=13824亿立方米
空调耗电量可压缩空气6569×16=105104亿立方米
压缩取值16立方米每千瓦时,压缩至20MPa以上
参考沈鼓集团20兆瓦电驱高压离心式储气库压缩机组,设计压力30MPa级别
单台日处理气量可达800万立方米
333333/20000=16.66665立方米每千瓦时
⑤输送天然气是接力赛,江河水电站梯级输送压缩空气则可以各自独立,分十段就是十倍。
参考西气东输管道系统总输送能力770亿立方米/年,自建成以来已累计输送天然气约7500亿立方米。
西气东输四线工程管道年设计输量 150亿立方米、增输改造后可达300亿立方米,预计2024年建成投产。管道全长约3340公里,管径1219毫米,设计压力12兆帕。