压缩空气储能原理图解

压缩空气储能，简称CAES( Compressed-Air Energy Storage )。

压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的多余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，也可以是报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井，当电力系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入轮气机作功发电。

CAES系统动态运行示意图

CAES系统主要包括发电机、压缩机、燃烧室、储气室、膨胀机和电动机等关键部件，分为储能与释能两个过程。储能过程，利用风电、光电等可再生能源电力驱动压缩机压缩空气，将高压空气存储于储气室中；释能过程，储气室中的高压空气驱动膨胀机做功进行发电。

1、模式一: 储能模式

压缩空气储能，在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，并将空气高压密封在，如图1所示:

图1 压缩空气储能模式

2、模式二：发电模式

在电网负荷高峰期，释放压缩空气，推动汽轮机发电，如图2所示

3、实际运行模式

在实际过程中，空气被压缩后，温度会升高并释放热量，所以实际使用中，需要对空气进行冷却，如图3所示

在实际的释能发电过程中，压缩空气膨胀做功过程中，温度会下降并需要吸收热量，所以实际使用中，需要对空气进行预加热或者通过燃烧室升温，如图4所示

4、压缩空气储能市场前景

全球CAES装机预测(DOE)

截至目前，世界上仅有德国Huntorf和美国McIntosh两座投产的商业化传统CAES电站，由于传统CAES系统存在依赖化石燃料、效率低、能量密度低等缺点，近年来形成了蓄热式压缩空气储能(TS-CAES)、等温压缩空气储能、液态空气储能、超临界压缩空气储能、水下压缩空气储能、湿空气透平压缩空气储能以及CAES耦合系统等多种新型CAES系统。

中国科学院工程热物理研究所研发的山东省泰安市肥城10 MW盐穴CAES电站于2021年9月并网发电成功、张家口市张北县的国际首套100 MW先进CAES国家示范项目已建设安装完成，并于2022年9月顺利实现发电并网。

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