日前，英國Highview Power公司表示，正式開通運營全球第一個電網規模的液體空氣儲能(LAES)工廠。這個位于曼徹斯特附近的儲能容量為5兆瓦/15兆瓦時的液態空氣儲能(LAES)工廠可以為5000個家庭提供3小時的電力，以及電網平衡和監管服務。

采用替代能源技術

“到2030年，全球儲能市場將累計增長到125吉瓦/ 305吉瓦時，在此期間將吸引1030億美元的投資。”彭博新能源財經的儲能行業分析負責人Logan Goldie Scot說。“儲能系統成為一種新建發電或網絡增強的實用替代方案，特別是對于某些市場中未充分利用的電力資產。我們預計在此期間，儲能系統的持續時間將越來越長，并提供峰值容量和可再生能源集成等服務。”

隨著液態空氣儲能(LAES)技術已經在電網規模上得到驗證，該工廠為全球更加廣泛采用液態空氣儲能(LAES)技術鋪平了道路。真正的長時間儲能對于實現更廣泛的可再生能源部署至關重要，可以克服太陽能和風能的間歇性，并幫助平滑電力需求的高峰和低谷。液態空氣儲能(LAES)系統的容量可以輕松且經濟高效地擴展到數百兆瓦，并且可以在很長一段時間內輕松存儲足夠大約100,000個家庭提供的電力。

Highview Power公司的專利技術采用了渦輪機械、發電和工業氣體領域的既定流程。液態空氣儲能(LAES)使用的組件和子系統是主要OEM廠商提供的成熟技術。該技術在很大程度上依賴于發電和工業氣體行業的既定流程，其已知的成本、性能和生命周期都能確保低技術風險。

液態空氣儲能(LAES)如何運作?

液態空氣儲能(LAES)，也稱為低溫儲能(CES)，是一種大規模的長期儲能技術，可以安裝在需求點。液態空氣儲能(LAES)工廠可以提供長期儲能。其流體是液化空氣或液氮(約78%的空氣)，裝機容量規模從大約5兆瓦擴展到數百兆瓦，該系統非常適合長時間應用。

液態空氣儲能(LAES)的基本原理是當空氣冷卻至-196°C(-320°F)時變為液體，因此可以非常有效地儲存在隔熱的低壓容器中。當電力價格更低(通常在晚上)時，使用電力將空氣從大氣中冷卻至-196°C，使用克勞德循環至液化點。占據氣體體積千分之一的液態空氣可以在大氣壓下在大型真空瓶中保存很長時間。

圖1 液態空氣能量存儲系統涉及三個過程：液化、存儲和回收。

液態空氣儲能(LAES)涉及三個核心流程(如圖1所示)：

(1)液化空氣

充電系統是空氣液化器，其使用電能從周圍環境吸取空氣，清潔空氣，然后將空氣冷卻至零度以下直至空氣液化。其結果可以使700升環境空氣變成1升液態空氣。

(2)存儲能量

將液態空氣儲存在低壓的隔熱罐中，可以起到儲存能量的作用。該設備已在全球范圍內部署，用于液氮、氧氣和液化天然氣的大量存儲。工業中使用的儲存罐具有存儲大量能量的能力。

(3)動力回收

當需要動力時，液體空氣從罐中抽出并泵送至高壓。空氣蒸發并過熱至環境溫度。這產生高壓氣體，然后用于驅動渦輪機。

在第三階段，溫度非常低的空氣被專用的高級冷藏罐排出并捕獲。這在液化過程中的稍后時間使用以提高效率。或者，該系統可以整合來自諸如液化天然氣(LNG)終端的工業過程的廢冷。

液化空氣的低沸點意味著通過引入上述環境熱量可以提高系統的往返效率。Highview Power公司的標準液態空氣儲能(LAES)系統捕獲并存儲液化過程(第1階段)產生的熱量，并將這些熱量集成到動力回收過程(第3階段)。該系統還可以在第三階段集成來自工業過程(例如火力發電或鋼廠)的廢熱，從而回收額外的能量。

與基于化學的技術不同，該系統使用熱力循環運行，該循環可以與并置的熱過程相連接，例如液化天然氣(LNG)再氣化設備、調峰設備和工業應用。這意味著它可以利用廢熱和廢冷，通過將廢熱能轉化為系統的有用資源來提高主要工藝的效率。

在最佳環境下部署時，100兆瓦的電廠可以存儲足夠的電力，為10萬戶家庭供電。這是中型到大型儲能系統的最佳選擇，可以現場部署在需求點。

圖2顯示了25兆瓦/1125兆瓦液態空氣儲能(LAES)裝置的配置。該系統以及目前可用的所有儲能系統都需要大量空間。

圖2 儲能容量為2.25/125MW的液態空氣儲能(LAES)的組件包括壓縮機房、空氣凈化器、冷箱和冷膨脹機、液體空氣存儲器、低溫泵、集裝箱式電源渦輪機和發電機，2×10MW、熱交換器容器、高級冷庫、熱水儲存器、以及電氣進口和開關室。