超临界空气储能系统
压缩空气地下咸水含水层储能技术_胡贤贤
中图分类号：TK02
文献标志码：A
doi：10.3969/j.issn.2095-560X.2014.05.011
Compressed Air Energy Storage Using Saline Aquifer as Storage Reservior
HU Xian-xian, ZHANG Ke-ni, GUO Chao-bin
* 收稿日期：2014-04-10
修订日期：2014-06-03
基金项目：上海市科委资助项目（13dz1203103）
† 通信作者：张可霓，E-mail：keniz@
第5期
胡贤贤等：压缩空气地下咸水含水层储能技术
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目前存在的主要储能方式包括抽水蓄能 （Pumped Hydro Storage, PHS）、压缩空气蓄能、天然 气蓄能、液流电池蓄能、燃料电池蓄能、飞轮蓄能、 超级电容蓄能等[3]，在所有的储能方式中能够以发 电厂的发电功率级别（一般为数百 MW 级别）连续 数小时供能的方式只有 PHS 和 CAES，各类蓄能总 量中，PHS 大约占 99%[4]，CAES 占 0.5%，其他储 能方式占 0.5%。但建造抽水蓄能电站需要有充沛的 水源及较大的水位落差，受地理条件的影响很大， 很多地区并不具备建造抽水蓄能电站的条件。CAES 作为第二大储能方式同 PHS 相比，在投资费用上 并不比它高，储能效率相差也不大，因而发展空间 巨大。目前适宜进行压缩空气储能的地下空洞主 要有盐岩溶腔、硬岩洞、孔隙储层（如地下含水层 等）[5]17 以及废弃矿道等。目前已经运行的 CAES 电站都是采用洞穴作为储层，其气密性好，最为合 适。但合适的洞穴受到地理条件的限制，可以用于 建造 CAES 系统的洞穴数量有限，如果没有合适的 洞穴而要依靠人工改造或者建造储气罐会使成本大 大增加。同利用洞穴储存压缩空气相比，使用含水 层作为储层，不仅在地质条件上更容易获得，成本 还可以进一步降低，尽管目前关于含水层压缩空气 储能过程中的一些细节问题及其效率和遇到的挑战 仍没有得到充分研究，但随着对风能等可再生能源 利用技术的不断发展，使用含水层作为压缩空气储 层必将受到越来越多的关注。由于良好的地下水资 源的紧缺，地下咸水层的应用对于含水层储能技术 的发展更有意义。另外，根据我国地质的基本情况， 东部经济发达地区地下广泛分布高渗透的含水层， 这对开展含水层储能提供了良好的条件。
EH系统说明
EH供油系统目录1．使 用 安 全 须 知2．液压系统概述3．图纸资料4．液压设备的安装、调试、保养1. 使 用 安 全 须 知1.1简介系统使用须按照本使用说明书的指示及熟知其内容方能熟练地使用此液压系统此说明书主要是为系统操作员提供本液压系统正常之运作及保养指引。
操作员如本身缺乏液压组件、系统的知识,可能在某程度上在运作时会因错误使用而发生危险或未能充份发挥本系统的功能。
阅毕此说明书并不表示操作员能确保安全地运作此液压系统。
相反,操作员应注意本说明书内与其本身工作有相关的部份,清楚知道其工作范围内要留意及小心的安全事项。
请注意以下的正常操作,维修及调试安全事项:1.在激活系统前,留意四周环境,特别是其它人或杂物在工作范围内。
2.激活电机前检查及确定所有控制部份(如阀、按钮等)是在“不工作”状态。
3.在系统运作期间,留意有没有其它人进入非安全或危险区,如发现应立刻终止运作以免让成意。
1.2 使用液压系统安全须知1.2.1 液压系统在正常工作下会有以下两类存在危险:1.“动作组件的潜在危险”杠杆、油缸或其它在系统停止后仍能移动的组件或当密封件磨损后会移动的组件,工作人员如不小心接近它们的工作范围,很容易会产生危险。
2.“液压油受压后的潜在危险”液压系统内如有装置单向阀、储能器或其它令液压油在油泵及发动机或电机停止运动后仍能把某部份系统压力保留在某些管道内的组件,造成这种管道存在压力的成因,其中一个可能是系统有经常性的负载(如吊机系统),当这些部件须要维修或改动时,没有恰当的处理或先把压力泄去,往往会构成危险。
1.2.2警告：在拆除任何系统上之密封件、组件或喉管前必须注意以下四点：1.电机的电源必须切断(应由电机工程师在场负责断电工作)。
2. 当电源切断后,应在安全位置上进行工作,如有需要,可用安全带或其它安全设备。
3.所有动作组件(如油缸、油马达等)必需要先用机械支架或支撑工具承托其负载,然后才进行维修或调较工作。
天然气藏超临界CO2埋存及提高天然气采收率机理
天然气藏超临界CO2埋存及提高天然气采收率机理一、本文概述随着全球气候变化问题的日益严重，减少温室气体排放、实现低碳发展已成为全球共识。
作为一种重要的温室气体，二氧化碳（CO2）的减排和埋存技术受到广泛关注。
超临界CO2埋存技术作为一种新兴的碳减排策略，在地质碳储存和提高油气采收率方面显示出巨大的应用潜力。
本文旨在探讨天然气藏超临界CO2埋存及提高天然气采收率的机理，分析该技术在地质碳储存和提高油气采收率方面的应用前景，以期为我国的碳减排和油气资源开发提供理论支持和技术指导。
具体而言，本文首先介绍了超临界CO2的基本性质和特点，阐述了超临界CO2在天然气藏中的埋存过程及其影响因素。
在此基础上，分析了超临界CO2埋存对天然气藏物性的影响，包括天然气储层的渗透率、孔隙度和饱和度等。
进一步地，本文探讨了超临界CO2埋存提高天然气采收率的机理，包括超临界CO2的溶解作用、扩散作用以及其与天然气的置换作用等。
本文总结了超临界CO2埋存及提高天然气采收率技术的优势与挑战，并对未来的研究方向和应用前景进行了展望。
通过本文的研究，可以为超临界CO2埋存技术在地质碳储存和提高油气采收率方面的应用提供理论依据和技术指导，有助于推动我国碳减排和油气资源开发事业的可持续发展。
二、天然气藏超临界2埋存机理超临界CO2（ScCO2）埋存是一种新兴的碳捕获和储存（CCS）技术，该技术利用CO2在超临界状态下的特殊物理和化学性质，将其注入到地下天然气藏中，从而实现CO2的长期安全埋存和同时提高天然气的采收率。
超临界CO2埋存技术结合了环境效益和经济效益，对于减缓全球气候变化和提高能源利用效率具有重要意义。
溶解与扩散：超临界CO2在注入到天然气藏后，会与天然气藏中的烃类物质发生溶解和扩散作用。
由于超临界CO2的高密度和低粘度特性，它可以在天然气藏中迅速扩散，并与天然气中的烃类物质发生相互作用，从而实现CO2的埋存。
置换作用：超临界CO2在扩散过程中，可以通过置换作用将天然气藏中的烃类物质推出，从而提高天然气的采收率。
压缩空气储能
压缩空气储能6月29日，美国压缩空气储能技术公司SustainX在其网站上发布消息，对外宣布又获得两项美国专利。
一项是通过它的恒温压缩空气储能系统收集废热重新发电，另一项是一套能保持储能系统内外能量恒定传动的控制系统。
这两项专利再次提高了该公司产品的技术性能和应用范围，使之向市场化又迈进了一步。
这家成立仅3年多的企业目前已经在压缩空气储能方面取得了6项专利，解决了很多制约技术推广的关键问题。
据SustainX公司副总裁、联合创始人Dax Kepshire介绍，若将SustainX新专利储能系统配备到常规火电站，将使其兼具调峰电站的作用，并且比天然气调峰电站成本更低。
据悉，在常规发电站中，很大一部分热量并不足以产生蒸汽，被白白排放掉，由此造成燃料中60%的能源浪费。
针对这种现象，SustainX的这项专利技术能够将一部分废热重新转化为电能，实现储能和废热发电的双重功效。
有报道称，这是目前唯一一项可应用的收集低品味热能发电的储能方式。
这项新专利改进了SustainX此前获得的恒温压缩空气储能技术专利。
压缩空气储能的原理是空气压缩时储能，膨胀时发电。
SustainX恒温压缩空气储能技术从被压缩储存的空气中带走热量，然后将热量供给膨胀的空气。
此次的新专利是将热量来源扩展到其他渠道，如常规发电站等。
当常规火电厂安装这套系统后，多余的电力将转化为能量以压缩空气的方式储存，使得电厂的运行更为稳定、高效，从而减少排放和成本。
当需要更大的电力输出时，如在用电高峰期，SustainX系统就能够释放能量，同时收集低品位废热来提高发电量，从而实现削峰填谷。
Kepshire表示，这项废热发电的专利为公司拓展了市场机遇，如今，它既可以应用于可再生能源项目，也可以帮助化石燃料发电厂更绿色的运行。
另一项新专利是一个控制系统，可使SustainX系统的水压动力传动系统保持在恒定的动力。
此举可提高发电的经济效益，同时简化运行过程。
压缩空气储能系统技术发展和前景展望
压缩空气储能系统技术发展和前景展望华能渑池热电有限责任公司河南省三门峡市 472400（2）摘要：压缩空气储能(Compressed-Air Energy Storage，CAES)能实现电网削峰填谷，合理使用可再生能源。
文章简要介绍了各种储能技术的优缺点，阐述了CAES的基本原理和技术分类。
总结了国内外CAES的发展现状与研究进展，指出了目前CAES所面临的严峻挑战。
最后针对能源应用的发展趋势，展望了CAES 在未来智能电网与风电并网中的应用前景。
关键词：储能技术；压缩空气储能；可再生能源；智能电网1CAES 技术1.1CAES的起源1940年之前，压缩空气已广泛使用于制造业，但其用途主要局限于能量载体或者流动载体。
无论哪种用途，压缩空气均是通过消耗电能获得并在当地直接使用。
以德国为例，目前每年要消耗16 TWh的电能来生产工业用压缩空气，在德国总电能消耗中占比达到了2.5%，但压缩空气从未被确立为一种适用于公用事业能源供应的媒介。
与电、气、热这三种能源相比，压缩空气的劣势在于能量密度低、运输损失大。
到1960年，随着以核能为燃料的基荷发电技术引进，为节约能源，一个经济性的想法诞生了，即在基荷发电时将富裕的廉价电能转移到用电高峰时使用。
实现这一想法的最初途径是建立抽水储能电站，然而依赖地形条件的抽水储能不适用于多山脉地区。
1969年，对储能大容量的渴求最终促使德国在北部山区开始建立世界上第一个CAES电站，即Huntorf电站。
这片地域有着合适的地质构造和巨大的储气盐洞等天然优势。
Huntorf自1978年投入运行后至今状况良好，它在技术上的种种突破与成就至今仍深远地影响着后继的压缩空气储能电站。
1.2CAES的基本原理CAES是指利用低谷电、弃风电、弃光电等电能将空气压缩，并将高压空气密封在地下盐穴、地下矿洞、油气井或高压容器中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动透平发电的储能方式。
它是基于燃气轮机技术提出的一种能量存储系统，但与燃气轮机工作原理明显不同的是压缩空气储能系统的压缩机和透平不同时工作。
二氧化碳超临界布雷顿循环发电 循环
二氧化碳超临界布雷顿循环发电循环布雷顿循环是一种经典的热力循环，常用于传统火力发电站中的蒸汽循环系统。
但是，布雷顿循环在传统火力发电中有较低的发电效率，且会产生大量的二氧化碳排放，对环境造成不良影响。
为了解决这一问题，科学家们提出了二氧化碳超临界布雷顿循环发电技术。
二氧化碳超临界布雷顿循环发电是利用二氧化碳在超临界状态（高压、高温）下的独特性质，将其作为工质来替代传统蒸汽循环中的水蒸汽。
具体的循环流程如下：1. 压缩: 二氧化碳从环境中吸入循环系统，经过压缩机进行高压压缩，使其达到超临界状态。
2. 加热: 经过高压泵将高压的二氧化碳送入加热系统，通过燃烧燃料（如煤、天然气等）产生的热能将二氧化碳加热至高温高压状态。
3. 膨胀: 加热后的超临界二氧化碳进入膨胀机，通过二氧化碳的膨胀来驱动涡轮发电机产生电能。
4. 冷却: 膨胀后的二氧化碳进入冷却系统，通过散热器将其冷却至合适温度，以便重新进入压缩机进行循环。
与传统的蒸汽循环相比，二氧化碳超临界布雷顿循环发电具有以下优势：1. 高效率: 二氧化碳超临界态具有更高的热传导性能和扩散性能，从而可以提高循环系统的热效率和发电效率。
2. 低碳排放: 二氧化碳超临界布雷顿循环发电中，将二氧化碳作为工质，可实现零排放或低排放，对环境影响较小。
3. 较小体积: 二氧化碳在超临界状态时密度较大，相比于水蒸汽，需要较小的回路体积，节省了布局空间。
4. 兼容性: 二氧化碳超临界布雷顿循环发电可以与现有的火力发电站烟气净化系统结合，对现有设备进行改造升级，降低了技术实施难度。
因此，二氧化碳超临界布雷顿循环发电技术被认为是一种可持续发展的高效、低碳的发电技术，对于减少二氧化碳排放、应对气候变化具有重要意义。
但其仍需要进一步的研发和实践验证，以提高其商业化应用的可行性和经济性。
压缩空气储能技术研究现状与展望
第63卷第2期2021年4月汽轮机技术TURBINE TECHNOLOGYVol.63No.2Apr.2021压缩空气储能技术研究现状与展望李季1，黄恩和2，范仁东1，杨建明2(1中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，南京211102；2东南大学能源与环境学院，南京210096)摘要:压缩空气储能技术直接应用于电力系统调频调峰、促进可再生能源并网和分布式能源等领域,不仅作为电力存储仓库,还充当着电力系统稳压器的角色。
以解决压缩空气储能技术瓶颈的研究为主线,介绍了传统补燃式压缩空气储能系统的工作原理及其技术瓶颈，阐述了几种典型的新型压缩空气储能技术特点与优势，探究压缩空气储能技术未来的发展趋势。
关键词：压缩空气储能;补燃式压缩空气储能;蓄热式压缩空气储能;超临界压缩空气储能分类号:TK02文献标识码:A文章编号：1001-5884(2021)024086-04Research Status and Development Prospects of Compressed Air Energy Storage Technology LI Ji1,HUANG En-he2,FAN Ren-dong1,YANG Jian-ming2(1China Energy Engineering Group Jiangsu Power Design Institute Co.,Ltd.,Nanjing211102,China;2Southeast University,Nanjing210096,China)Abstract:Compressed air energy storage technology is directly used in the fields of power system frequency and peak shaving,promoting renewable energy grid connection and distributed energy.It not only serves as a power storage warehouse,but also acts as a power system regulator.The main line of research to solve the bottleneck of compressed air energy storage technology is to introduce the working principle and technical bottleneck of the traditional supplementary combustion compressed air energy storage system.The future development trend of air energy storage technology.Key words:compressed air energy storage；supplementary combustion compressed air energy storage；regenerative compressed air energy storage；supercritical compressed air energy storage0前言为解决全球日益恶化的能源与环境问题,近年来对可再生能源的研究与利用迅速发展［1］,但其存在间歇性和不稳定性等固有缺点，寻求可实现快速调峰和平衡电网负荷的技术成为当前研究热点［2］,储能技术是解决上述风电、太阳能等可再生能源问题的有效途径，能够实现削峰填谷和平稳输岀，减小可再生能源的波动性和间歇性对电网电能质量的影响；能够增强电网对故障的应对能力，满足用户对电能安全、可靠、高效以及优质的要求，对我国智能电网建设和未来能源转型有着重要的战略意义［3］。
超(超)临界机组的概念
超（超）临界机组的概念随着我国“十一五”规划的顺利完成和“十二五”规划的良好开局，国民经济高速发展，全国各地均出现用电负荷紧张局面，与此同时电煤供需矛盾更加尖锐，且长期以来煤炭能耗高、利用效率低，大量的消费造成严重的环境污染。
为满足我国可持续性发展的需要，发展大型超超临界燃煤发电技术，提高机组热效率，从而提高煤炭的利用效率、减少用煤总量、降低燃煤污染物的排放，是改善环境状况最直接、最现实和最有效的途径，是我国中长期火力发电机组发展的主要方向。
一、超临界状态的概念燃煤火电机组的热力循环是按朗肯循环进行的，蒸汽参数是决定机组的热经济性的重要参数。
提高蒸汽的初参数（蒸汽压力和温度），采用再热系统和増加再热次数都能提高循环的热效率。
水的物性有超临界和亚临界之分，压力大于临界点久状态范围称为超临界区，压力小于化的范围称为亚临界区。
根据水在加热过程中的状态变化，水在一定压力下的加热过程可以分成3个加热阶段和5种状态。
3个加热阶段，即液体加热阶段、汽化阶段和过热阶段。
加热过程中水呈现5种不同状态，即未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽状态。
随着压力的提高，液体加热过程增长，液体吸热增加；而汽化过程缩短，汽化阶段吸热减少。
当压力提高到22.064MPa、温度为373. 99℃时，达到临界状态，此时，汽化过程缩短为一点，称为临界点，如图1-1所示。
在临界状态下，汽化在一瞬间完成。
临界状态说明，当压力大于临界压力时，汽化过程不再存在两相共存的湿蒸汽状态，而是当温度达到临界温度时，液体连续地由液态变成气态。
在临界点及以前，水蒸气的压力和温度是一一对应的。
因此，当锅炉工作压力超过22. 064MPa （或温度超过373. 99℃）就进入了超临界状态，从定压过程意义上讲，超临界是针对压力而言，当额定工作压力超过（或大于）临界压力的电站锅炉配套的发电机组就称为超临界压力发电机组。
超临界发电技术(Supercritical Power Generation Technology, SC)与传统的亚临界发电技术都是以燃料燃烧将水变为过热蒸汽推动汽轮机来发电。
超临界co2布雷顿循环
超临界co2布雷顿循环
超临界CO2布雷顿循环（Supercritical CO2 Brayton Cycle）是
一种利用超临界CO2作为工作介质的热力循环系统。
该循环
系统主要包括压缩机、换热器、膨胀机和冷凝器等组件。
在超临界CO2布雷顿循环中，超临界CO2是在高压和高温条
件下存在的CO2相，具有较高的热力学性能，使其成为一种
理想的工作介质。
相比于传统的蒸汽循环系统，超临界CO2
布雷顿循环能够提供更高的热能转换效率和更紧凑的系统设计。
在该循环中，压缩机将低温、低压的CO2气体压缩到临界点
以上的超临界状态，然后将高温、高压的CO2输送至换热器。
换热器中，CO2向外界散热并降温，然后进入膨胀机进行膨胀。
在膨胀过程中，CO2释放出部分能量，并驱动发电机产
生电能。
最后，被膨胀后的低温、低压CO2经过冷凝器冷却
并压缩，重新进入循环系统。
超临界CO2布雷顿循环具有多种优点，包括较高的热能转换
效率、较低的环境影响、较小的系统体积、较低的能源消耗等。
因此，它被广泛应用于发电厂、工业生产中的余热利用、CO2捕获和封存等领域。
中国科学院工程热物理研究所
中国科学院工程热物理研究所储能研发中心、循环流化床实验室2014年度春季人才招聘启事一、单位简介工程热物理研究所为中国科学院直属战略高技术研究所，主要从事能源、动力及与之相关环境等领域的研究。
其前身系三元流动理论创始人吴仲华先生1956年创建的中国科学院动力研究室，1980年正式建所。
研究所位于北京市海淀区北四环西路11号，单位网址为：。
储能研发中心成立于2011年，主要从事大规模储能技术的研究与开发，特别是新型空气储能技术、蓄冷蓄热系统与材料、微型抽水蓄能系统等。
现有在职职工23人，其中，中科院“百人计划”2人，中组部首批青年拔尖人才——“国家特支计划”1人，研究员5人（返聘或兼职研究员3人），副研究员/高级工程师3人；研究生12人，其中，博士研究生5人，硕士研究生7人。
储能研发中心自成立以来，陆续获得国家863专题项目、国家科技部国际合作专项、中科院知识创新工程重要方向项目、中科院“百人计划”择优支持项目、北京市科委重大项目等一系列项目支持。
具有完全自主知识产权的大规模超临界空气储能技术已经通过1000小时技术原理验证；建成了国际首台MW级大规模超临界空气储能系统中试平台，并完成试验验证与示范，为商业示范、产业化及10MW级系统研发奠定基础。
循环流化床实验室是国内最早开始循环流化床技术研发的单位之一，也是目前国内循环流化床技术研发的主力单位，拥有国内最大的循环流化床技术研发团队，研究领域包括循环流化床技术研发及煤的高效洁净燃烧、热解气化和综合节能减排方面的集成开发,研究煤、生物质、废弃物等多种燃料的清洁燃烧与转化利用。
实验室先后承担了国家“七·五”、“八·五”、“九·五”、“十·五”、“十一·五”科技攻关课题以及多个国家示范工程，取得了一系列重要研究开发和应用成果，成功研发了具有自主知识产权的循环流化床燃烧技术，并通过与国内十多家锅炉制造厂建立了密切的协作关系，成功实现了35t/h~705t/h系列容量等级循环流化床锅炉技术的技术示范与产业化，合作技术产品销售超过2000台，在产业界具有重要影响力。