全球能源轉型、風光等新能源滲透率的快速攀升推動了多元化儲能技術的應用,也促使市場對于長時間、大規模儲能的需求增多,在這一領域,除了抽水蓄能、壓縮空氣儲能、液流電池儲能、熔鹽儲能外,液態空氣儲能正在2024年加速崛起。
優勢明顯的儲能技術
液態空氣儲能是新型壓縮空氣儲能系統的三大技術路徑之一,該項技術借助于空氣降溫液化技術,通過添加流程使空氣以液態形式儲存。
儲能時,經過壓縮機的高壓空氣進入回熱器降溫和降壓設備進行液化,被液化的常壓低溫液態空氣儲存在儲液罐中;釋能時,液態空氣經過低溫泵升壓、回熱器升溫,然后進入燃燒室,與燃料混合燃燒后進入膨脹機膨脹做功。
相比鋰電池儲能,液態空氣儲能不需要使用稀有材料,制造成本相對較低,且該項儲能技術使用空氣作為介質,不產生污染物,是一種清潔的儲能方式,設計上,液態空氣儲能較為安全,沒有爆炸或泄漏的風險。
相比較傳統壓縮空氣儲能、飛輪儲能、抽水蓄能等受制于地理條件的儲能技術,液態空氣儲能選址靈活,規模可大可小,無需使用大量高壓容器,可與LNG、空分、光熱、傳統電廠等多種形式能源耦合,廣泛應用于可再生能源消納、電網調峰、分布式能源和綜合能源服務等領域。
此外,液態空氣儲能的儲能密度是壓縮空氣儲能的10-40倍,可以在較小的容器中儲存更多的能量。
除了能供電,液態空氣儲能還能供應生活熱水或冬季采暖,夏季供冷,實現經濟性的最優化,是鋼鐵廠、化工廠、水泥廠等工商業場景理想的高效能源利用解決方案。
多個領域迎重大進展
2024年,無論是政策支持、技術進步還是項目應用,液態空氣儲能都取得了重大進展。
項目方面,近日,河北省“揭榜掛帥”全系統液態空氣儲能項目已基本建設完成,并網發電一次成功,成為我國第一個并網發電的液態空氣儲能項目,該項目是液態空氣儲能技術的重大工程實踐,它的成功實施將為液態空氣儲能技術的產業應用奠定基礎。
另外,位于青海格爾木市60MW/600MWh液態空氣儲能示范項目也已進入施工沖刺階段,計劃于2024年底實現并網發電,項目建成投運后將成為世界液態空氣儲能領域儲能功率最高、儲能容量最大的項目,為沙戈荒地區發電側出力不穩定問題提供有效解決方案。
技術方面,壓縮機作為液態空氣儲能核心動設備至關重要,沈鼓集團承擔了青海格爾木項目壓縮系統設備的供貨任務,擁有完全自主知識產權,設備全部實現國產化,開發了全球最大規模水平剖分式離心壓縮機組,葉輪直徑達國際最大的2米,首創開發國際單臺最大流量液體膨脹機,國際單臺最大流量、高揚程液空泵,實現從百千瓦級到萬千瓦級,液態空氣儲能系統的規模化放大,填補了大規模長時儲能技術空白。
項目建成投運后將成為世界液態空氣儲能領域儲能功率最高、儲能容量最大的項目,為沙戈荒地區發電側出力不穩定問題提供有效解決方案。
政策層面,11月22日,國家能源局綜合司發布《關于公示第四批能源領域首臺(套)重大技術裝備的通知》,擬將77項技術裝備列入第四批能源領域首臺(套)重大技術裝備名單,儲能領域共有12個項目入選。
其中包括基于深低溫梯級蓄冷技術的60MW液態空氣儲能系統及關鍵裝備,研制單位為中國綠發投資集團有限公司、中國科學院理化技術研究所、中綠中科儲能技術有限公司、哈爾濱汽輪機廠有限責任公司、沈鼓集團股份有限公司,依托工程為青海格爾木60MW/600MWh液態空氣儲能示范項目。
國際方面,液態空氣儲能將在英國實現10GWh的項目落地。
今年10月,英國凈零排放和能源安全部(DESNZ)確認了一項新計劃,旨在刺激對該國長時儲能領域的投資,該項計劃由英國能源監管機構Ofgem設計并實施第一輪長時儲能技術的上限與下限機制,預計將于2025年向申請人開放。
目前,英國政府已將液態空氣儲能、壓縮空氣儲能和液流電池列為“將受益于投資者支持”的創新技術。
在英國這項計劃推出后,專注于液態空氣儲能技術17年的集成商Highview Power宣布,其在英國建設四個2.5GWh液態空氣儲能項目的計劃取得了關鍵性進展,將于2030年投入運行,這將有助于英國政府實現2030年的凈零排放目標。
其中兩座2.5GWh的儲能電站將100%使用液態空氣儲能技術,循環壽命長達40年,其儲能能力將超越英國現有全部電化學儲能設施。
11月,英國森特理克集團(Centrica)宣布與Highview Power建立戰略合作伙伴關系并投資7000萬英鎊,用于開發其位于曼徹斯特Carrington的英國首個商業規模的液態空氣儲能項目,這將提高英國的能源安全并加速向凈零能源的過渡。
Carrington項目將采用Highview Power專有的液態空氣儲能技術建造,儲能容量為300兆瓦時,輸出功率為50兆瓦,項目如果在2026年投運,將成為世界上最大的液態空氣儲能設施之一。
仍處于發展初期
盡管液態空氣儲能技術以其獨特的優勢在多種儲能技術中脫穎而出,但缺點也有很多,仍處于產業化發展初期,面臨諸多挑戰。
從效率上看,液態空氣儲能的能量轉換效率基本在40%到60%之間,與電化學儲能(90%以上)相比,仍存在不小差距,需要在系統設計做到更加高效,或者使用了先進的絕熱材料和技術,提升液態空氣儲能的能量轉換效率。
從成本上看,液態空氣儲能系統的建設和運營需要復雜的設備和工藝流程,包括壓縮機、蓄熱器、蒸發器等,這使得系統的建設成本較高,限制了其商業化應用的規模,一般情況下不適合太小規模的應用場景,規模太小,系統效率會下降,單位成本也會增加。
但液態空氣儲能關鍵設備,如壓縮機、低溫膨脹機、液體泵和膨脹發電機等國產設備已較為成熟,產業鏈完備齊全,隨著規模化推廣應用,這項技術的投資成本仍有下降空間。
從技術上層面看,液態空氣儲能系統的運行和控制相對復雜,需要考慮多個環節和組件之間的協調和優化,增加了技術挑戰,需不斷在技術研發上取得新突破。
從政策層面看,液態空氣儲能產業發展離不開政策的支持,需要在市場準入、產業發展、項目示范、盈利模式等方面給予更多的政策引導和支持。
責任編輯: 李穎