美国加利福尼亚州引入900MW“压缩空气储能”系统

Original 前沿研发信息介绍平台 AIpatent 前沿研发信息介绍平台 2022-06-12

收录于合集 #可再生能源与其他 13个

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摘要：美国加利福尼亚州计划引入最新的“压缩空气储能”系统，该系统利用剩余电力运转压缩机来压缩储罐内的空气，在需要电力时，将压缩空气释放并送至发电机进行发电，因此有望成为应对可再生能源输出波动的对策。

关键字：压缩空气储能系统、新一代CAES技术、长期储能和蓄电系统、可再生能源、清洁能源

额定输出500MW，持续供应8小时

加利福尼亚州的太阳能发电的累积引入量居美国首位，该州计划引入最新的“压缩空气储能（CAES：Compressed Air Energy Storage）”系统。

CAES系统利用剩余电力运转压缩机来压缩储罐内的空气，然后在需要电力时，将压缩空气释放并送至发电机进行发电。

2021年11月末，总部位于加拿大多伦多的Hydrostor向加利福尼亚州能源委员会（CEC）提交了关于输出500MW、容量4000MWh的CAES开发的认证申请书。同年12月，又提交了关于输出400MW、容量3200MWh的第二个CAES项目的认证申请书。

现有系统使用锂离子蓄电池，额定输出下所需的放电时间为4小时，相比之下，以上两个项目额定输出下的供电时间长达8小时，作为储能系统能够以1小时为单位，应对长周期内的供需波动。

Hydrostor利用其独有的新一代CAES技术，开发并提供不消耗化石燃料且不排放二氧化碳的长期储能和蓄电系统（图1）。

图1 Hydrostor开发的绝热压缩空气蓄电系统，

目前已投入商业运行

（来源：Hydrostor Inc.）

与抽水发电混合

关于Hydrostor的技术，Hydrostor首席执行官（CEO）Curtis VanWalleghem表示：“（我们的压缩空气储能技术）基于在美国和德国以100M～300MW的规模运行了40年以上的压缩空气（技术），而被称为‘A-CAES’的新一代CAES是压缩空气发电和抽水发电的混合（组合）。与抽水发电和传统的压缩空气发电不同，‘A-CAES’是可以更易获得许可并建造的小型设备，因此具有可以灵活并网的优势。与利用化学反应的蓄电池相比，成本低，寿命长。”

此外，VanWalleghem还表示，Hydrostor已于2015年在加拿大多伦多岛完成了绝热压缩空气蓄电系统的实证项目，并于2019年在加拿大戈德里奇启动了第一个商业项目（图2）。

图2 Hydrostor开发的加拿大绝热压缩空气蓄电系统的实证项目

（来源：Hydrostor Inc.）

“可再生能源储存”取代燃气电厂和核电站

在日本，新能源产业技术综合开发机构（NEDO）启动了CAES的实证项目，CAES有望成为应对可再生能源输出波动的对策。同样，在加利福尼亚州，除了利用太阳能发电产生的剩余电力（预计未来将大量引入）外，正在探讨利用可再生能源取代火力发电厂和核电站的方法。

CEC是加利福尼亚州的主要能源政策和规划机构，管理该州的开创性法案——可再生能源投资组合标准（RPS：Renewable Portfolio Standard），负责批准可再生能源发电设施，以及确认电力公司是否达到RPS目标等。

为了进一步加快向清洁能源的转换，加利福尼亚州于2018年9月通过了第100号参议院法案“SB100”，以实现“到2045年实现100%零碳发电”的目标。此外，2021年6月，加利福尼亚州的公益事业委员会（CPUC：California Public Utilities Commission）向该州的电力公司下达了采购令，要求其在2023年～2026年期间启用11.5GW的新电源，相当于约250万户家庭的供电规模。在该采购令中，特别加入了1GW可以应对长期波动的储能，要求能够以最大输出持续供应至少8小时。

随着目前唯一运行的核电站和总计3.7GW的天然气火力电厂的关闭，储能被定位为新的替代电源，这也是此次采购令中加入大规模储能的原因之一。

到2045年，加利福尼亚州将废弃所有的天然气火力电厂。目前，该州43%的电力来自燃气电厂，储能在增加可再生能源以取代天然气发电方面将发挥重要作用（图3）。

图3 目前在加利福尼亚运行的天然气火力电厂

（来源：US DOE EIA）

总投资额为17.75亿美元（约113亿元）

2016年6月，CPUC决定在2025年之前关闭加利福尼亚州唯一正在运行的核电站——魔鬼谷核电站（Diablo Canyon）。该核电站位于加利福尼亚州中西部圣路易斯奥比斯波县的阿维拉海滩，输出为2.2GW（共两座，1.1MW/座），每年可提供约18000GWh的电力。

魔鬼谷核电站关闭后，用何种电源来提供这一供电量将成为今后关注的重点。

Hydrostor通过其子公司美国Pecho LD Energy Storage，于2021年11月下旬提出在加利福尼亚州中西部的圣路易斯奥比斯波县安装500MW、4000MWh的CAES以取代魔鬼谷核电站的申请。

该项目名称为“Pecho·储能”，目标是电力需求较低的时间段获取太阳能和风能发电在的剩余电力，并将其以压缩空气的形式储存；在高需求时期，使用高压空气以满负荷连续发电至少8小时。

据Hydrostor称，在输出和容量（连续发电时间）方面，该项目的规模将大于加利福尼亚州内现有的全部储能项目。该项目的设备投资额约为8亿美元（约51亿元）。

本月初，Hydrostor还申请了第二个项目——位于加利福尼亚州南部克恩县罗莎蒙德市的400MW、3200MWh的CAES项目。

该申请被称为“Gem·储能”，由Hydrostor的附属公司美国Gem A-CAES提出，预计其设备投资为9.75亿美元（约62亿元）（图4）。