将弃光风水能源回收的压缩空气储能系统

自从有电力系统以来，人类碰到的最大难题是电能不能大规模的、工程化、长寿命的存储，如果这个问题解决了，很多问题都迎刃而解。它的经济性、安全性、电能质量、风电和太阳能带来的波动等等问题都可以解决，在这方面人类还没有彻底的解决问题。

中国作为一个人口大国，将来向城镇化发展，在这个过程中将涌现出数以十万计的中小型城镇，它既不是城市，也不是农村，而是一个小的城镇，在中国会井喷式的发展，这样中国就会建很多的智能微网。每一个微网如果都单独的跟大电网相连，则需要用很多的变压器，整个配网将变得混乱，并且空载变压器太多，会增加低压侧损耗。

在此背景下微电网、智能微电网成为热门话题，但里面缺少储能系统，它就不能构成智能微网。足够的储能设备和能够快速响应、大规模、长寿命的储能设备是建设智能微网、更好地利用太阳能和风能，以及小水电等等清洁能源所不可缺少的基础，储能系统是建设一个智能微网的一个必要条件。然而，储能系统至今还是一项难以完全攻克的难题，各国各科研机构都在找寻合适的解决方案，2015年12月11日在2015两岸四地绿色能源协同创新论坛暨深圳第十届洗能源科技年会上，中国科学院院士、清华大学教授卢强院士介绍了一项新的储能系统发明专利，吸引了众多关注。

压缩空气储能系统

据了解，现在大量清洁能源被放弃，比如中国风电装机世界第一，但风机的平均年利用小时数不到1700小时，其它风电都被丢弃掉了。

最近，有了一项新的发明专利将这些丢弃掉的风电、光电、小水电进行合理再利用，使用的是压缩空气储能系统应用。压缩空气储能系统也叫压气储能电站(简称CAES)，这样的储能系统在造价上、灵活性、可靠性完全可以跟抽水蓄能系统匹配。

发明这项专利的是中国科学院院士、清华大学教授卢强院士团队，他在2015两岸四地绿色能源论坛上向众人介绍了该储能系统的原理：“这些绿色的清洁能源我们都应该把它储存起来加以利用，是我们发明这个系统的初衷。它的原理是把空气用压缩空气机进行压缩，压缩到多少压力呢?10兆帕到12兆帕，也就是100到120个大气压。压缩下来的空气就把它储存在能够承受这么大压强的储气空间，储存了以后，需要发电的时候，有一个调速器可以调节出口的风量，不挤压的空气的分子有了出路以后，它会沿着你的管道高速喷射至气轮机，气轮机带动发电机组发电，这就是整个的原理。”

据卢强院士介绍，为了想尽办法、提高效率，还使用了其它设备，这里面最重要的一点是储热，他说：“我们在压缩空气当中必然会产生大量的压缩热，这个压缩热如果不用冷却水去冷却，温度最终会上升到1850度，所以必须要让它冷却，这个冷却是常温的水进来，高温的水出去，这个水能到100度，这是一个热的资源，大量的热水储存起来冬季供暖。在东北和华北，如果我们建设足够多的压缩空气储能发电站，就可以把那些烧煤供暖的锅炉取代，我们的天空至少会蓝一点，因为现在一到冬季，污染就特别严重，这显然是供暖小锅炉造成的。”

据了解，目前这个项目受到国家电网公司的支持，在安徽省芜湖市高新开发区建立了科学实验示范工程，一个真正的500千瓦的压缩空气储能发电站，系统占地1000平米，目前已经建成并通过验收，取得了中美两国的发明专利授予。

“系统一直运行至今，完全正常，所有参数符合最初的设计值，说明我们的设计理念、方法、理论是正确的。”卢强表示，下一步将建设更大的工程，计划建20兆瓦电站，逐渐积累，而且是分散形式，不集中在一个地方。

关于成本

据卢强院士介绍，一个20兆瓦的正规工程需要约1.8个亿人民币投入，系统一小时可以发电2万度电。

他表示，用的是废弃的电，你不用，它的价值是零，你用了它，不会超过3分钱一度，按照正规的价钱卖出去，一度电能够收益5毛钱。回收期我精确的算过，是6.5年回收，总投资1.8个亿。一度电净收益5毛钱，这是非常保守的估计。

据介绍目前该系统最小可做到100千瓦，可用于一个家庭或小区，需要配置隔音设备，以避免压缩空气的噪音。但是压缩空气储能系统也有弊端，即抽水蓄能对条件的要求很高，它有很高的地理条件的限制，不是什么地方都可以做的，还存在改进空间。