什么是压缩空气储能？

压缩空气储能是一种利用电能在电网负荷低谷时期进行压缩空气，然后在电网负荷高峰时期释放该压缩空气以推动汽轮机发电的储能方式。这种储能方式有几种形式，包括传统压缩空气储能系统、带有储热装置的压缩空气储能系统以及液气压缩储能系统。

关于储存压缩空气的系统形式有许多种类，根据工作介质、储存介质和热源的不同，可以分为：传统压缩空气储能系统（需要使用化石燃料进行燃烧）、带有热储装置的压缩空气储能系统以及液体和气体压缩储能系统。

压缩空气储能工作原理：

压缩空气储能技术（CAES）是一种利用压缩空气来储存能量的技术。它被认为是第二大适合进行大规模电力储能的技术，仅次于抽水蓄能。该技术的工作原理是在电力需求较低的时段，利用电能将空气压缩并存储在洞穴或压力容器中，以便将电能转化为储存的内能。而在电力需求较高的时段，高压空气会被释放并进入燃烧室，通过燃烧燃料加热升温后驱动涡轮机来发电。

天然气涡轮机的运作原理是，将空气通过压缩机进行压缩后，与燃料一同在燃烧室中燃烧，使其升温。随后，高温高压的燃气通过涡轮膨胀，从而产生功效。然而，压缩机需要消耗大约2/3的涡轮输出功，因此天然气涡轮机的净输出功远小于涡轮的输出功。

压缩空气储能系统利用压缩机涡轮的不同工作状态来实现能量的储存和释放。在储能过程中，系统利用电能将空气压缩并储存在储气室中；而在释能过程中，高压空气从储气室中释放出来，与燃料一起在燃气轮机燃烧室中燃烧，从而驱动涡轮发电。由于储能和释能是分时进行的，所以在释能过程中，压缩机不会消耗涡轮的输出功。因此，与同样消耗燃料的燃气轮机系统相比，压缩空气储能系统可以多产生1倍以上的电力。

压缩空气储能系统的组成是什么？

一套完整的压缩空气系统五大关键设备组成：由压缩机、冷却器、压力容器、回热器、涡轮机以及发电机。各部件作用如下：

空压机：将空气进行压缩，将电能转化为空气内能，使空气的压力达到70-100 bar，并使温度升高至1000℃；

冷却设备：用于在空气存储前对其进行冷却的热交换设备，以防止压力容器或洞穴中的空气压力降低；

压力容器：用于储存经过冷却的空气，如果选择洞穴储存，需要具备高耐压性和良好的密封性的地质条件；

回热设备：热交换设备或燃烧室，将空气的温度提高至约1000℃，以保持涡轮机的稳定运行时间，从而提高涡轮机的效率；

涡轮机：空气通过涡轮机进行降压，将内能转化为动能；

发电机：多为同步发电机，将动能转化为电能。

压缩空气储能的技术优点

压缩空气储能系统具备多个优点，包括容量大、工作时间长、经济性能良好以及充放电循环次数多等。具体如下：

（1）压缩空气储能系统适用于建设大型电站（>100 MW），仅次于抽水电站。它可以连续工作数小时甚至数天，工作时间长。

（2）压缩空气储能系统的建造和运行成本相对较低，远低于钠硫电池或液流电池，也低于抽水蓄能电站。因此，具备良好的经济性。

（3）压缩空气储能系统的寿命非常长，可以进行上万次的储能和释能循环，寿命可达40~50年。此外，其效率可达到约70%，接近于抽水蓄能电站。

压缩空气储能的技术缺点

大型压缩空气储能系统更适合用于大规模的应用，而小型压缩空气储能系统通常用于一些特定领域，其效率相对较低。此外，大型系统在建造时需要具备特定的地理条件，比如岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等，这对压缩空气储能系统的应用范围造成了一定的限制。