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藏風能于地下 美擬建實驗性壓縮空氣儲能發電站
時間:2013/6/5 瀏覽次數:76621次
 


    在美國西部地區,通常夜間風力大于白天,因此風力發電機在夜間能夠比在白天生產更多的電能,但現實的問題是,夜間用電量要少于白天,從而出現了電能供需在時間上不對應的狀況。對此,美國研究人員認為,采取興建新型壓縮空氣儲能廠的間接方式,能夠儲藏西北地區豐富的風能,以備日后電能高需求和電能供應緊張之時所用。他們提出的壓縮空氣儲能廠不僅能儲能,而且可在短短數分鐘時間內,從能源儲能廠轉變為發電廠,在白天為平衡地區性高變化的風能發電提供機動性。

    新完成的綜合性研究分析顯示,美國西北部的風能可以在夜間發電驅動空氣壓縮機將空氣存儲在地下深處多孔巖中,在需要時可以用壓縮空氣來發電,每月滿足8.5萬家用戶的需求。能源部太平洋西北國家實驗室和博納維爾電力管理局的技術人員通過研究,尋找到兩種獨特的儲能方法,并在華盛頓州東部確定了將兩項儲能途徑賦予實踐的場地。

    負責為博納維爾電力管理局管理該項研究的史蒂夫·克努德森表示,由于可再生能源發電配額制(RPS)要求美國各州電能中的20%或30%來自不同的能源(如風能和太陽能),因此興建壓縮空氣儲能廠在幫助管理和整合可再生電能進入西北電網的事務中,能夠發揮極具價值的作用。

    研究人員表示,所有的壓縮空氣儲能廠均基于相同的基本前提運行。當電能供應豐富時,工廠從電網中獲取電能用于啟動大型空氣壓縮機,將壓縮空氣送入地下特定的地質結構內。當電能需求較高時,存儲在地下的壓縮空氣被釋放出來,并在加熱后用以推動汽輪機發電。研究顯示,通過上述的循環,壓縮空氣儲能廠利用壓縮空氣產生的電能最多可達到壓縮空氣時所花費電能的80%。

    全球現有兩家壓縮空氣儲能廠,一個在美國阿拉巴馬州,一個在德國,它們采用人造鹽穴來存儲空氣(即過量的電能)。與之相比,美國太平洋西北國家實驗室和博納維爾電力管理局所提出的方法有所不同:利用地下深處天然的多孔巖區以存儲可再生能源。

    在過去10年中,由于能源公司和其他機構在尋求更好的將可再生能源并入電網的途徑,因而利用地下多孔巖存儲壓縮空氣并發電的技術越來越受到它們的重視。美國西北部約13%的電能供應,也就是近8600兆瓦來自于風能發電,如何有效地利用夜間風力電能的問題促使能源部太平洋西北國家實驗室和博納維爾電力管理局決定就新技術能否用在西北地區進行調查。

    為尋找到潛在的壓縮空氣存儲地,研究小組考察了哥倫比亞高原地區。在那里,大部分土地被厚厚的火山玄武巖所覆蓋。研究小組尋求的是處于地下1500英尺厚度達30英尺的玄武巖結構,同時該地點能夠靠近高壓傳輸線且滿足其他相關的條件。

    隨后,研究人員對華盛頓州東南地區漢福德場區過去在鉆井進行天然氣探測和研究中所獲得的數據進行了分析,并將鉆井獲得的數據輸入太平洋西北國家實驗室名為STOMP的專業計算機模型中。該計算機模型能夠模擬地下液體流動,讓研究人員了解不同地下位置能夠存儲多少空氣并最終能有多少釋放回地面。

    研究人員通過分析研究后確認,華盛頓州東部有兩處極具前景的地點,一個是被稱為哥倫比亞山丘的場地,它在俄勒岡州博德曼以北、華盛頓州哥倫比亞河河邊;另一個為雅吉瓦礦物場地,它位于華盛頓州西拉以北10英里處的雅吉瓦峽谷地區。

    然而,研究小組認為這兩個場地適合于兩種截然不同壓縮空氣儲能途徑。哥倫比亞山丘場地靠近天然氣管道,因而適于使用常規壓縮空氣儲能設備。如此的常規設備能夠使用少量的天然氣加熱從地下存儲釋放的空氣,熱空氣隨后用于驅動汽輪機發電,其發電量超過普通天然氣發電廠發電量的兩倍。研究人員表示,在哥倫比亞山丘場地,他們有望建成發電量達207兆瓦的常規壓縮空氣儲能發電廠。

    雅吉瓦礦物場地遠離天然氣管道,因此研究小組為其設計了不同的壓縮空氣儲能途徑,即使用地熱能。混合式的設施能夠借助地下深處的地熱為制冷機提供動力,用于冷卻空氣壓縮機,讓它們更有效運行。此外,地熱能也可為從地下釋放出來的壓縮空氣加熱。研究人員認為,在此處有望建成發電量達83兆瓦的地熱壓縮空氣儲能發電廠。

    太平洋西北國家實驗室研究人員、研究項目負責人皮特·麥克吉爾說,將地熱能與壓縮空氣儲能相結合是解決雅吉瓦礦物場地工程難題的創造性概念。這種混合型設施概念極大地拓展了地熱能的使用范圍。

    研究表明,兩種途徑均能在相當長的時間范圍內保持能量的存儲。這將特別有助于西北地區在春天當風能和水利發電超過當地所需的時候,人們利用過量電能儲藏壓縮空氣。研究人員表示,融雪產生的大量流水與大量的風力資源相結合,能夠讓地區的電能產量達到峰值。為保障地區電能供應的穩定,電能系統管理者必須減少發電量或者存儲過量的電能。諸如壓縮空氣儲藏這類的儲能技術將幫助地方極大地獲取清潔的能源產品。

    博納維爾電力管理局與西北電力和保護委員會合作,將利用從研究中獲取的數據進一步了解壓縮空氣儲能帶給西北地區的純利潤。而其結果將被一個或多個地區性能源公司用來開發商業化壓縮空氣儲能的演示項目。

 內容來源:中國節能環保網

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