深冷液化空气储能技术

大型深冷液态空气储能发电系统工程化应用分析沈威发布时间：2023-05-31T03:04:44.278Z 来源：《中国电业与能源》2023年6期作者：沈威[导读] 对于深冷液化空气储能发电系统来看，它属于能量型储能方式，有着良好的运用前景。

本文先综述了空气储能技术的发展、运用和研究状况。

然后围绕多个子系统介绍了该系统的技术原理、工艺和有关子系统的功能，还对核心设备的研制情况进行了分析。

最后，归纳了系统工程化运用的技术问题，给出了今后的发展趋势与研究重点。

盈德气体（上海）有限公司 200137摘要：对于深冷液化空气储能发电系统来看，它属于能量型储能方式，有着良好的运用前景。

本文先综述了空气储能技术的发展、运用和研究状况。

然后围绕多个子系统介绍了该系统的技术原理、工艺和有关子系统的功能，还对核心设备的研制情况进行了分析。

最后，归纳了系统工程化运用的技术问题，给出了今后的发展趋势与研究重点。

关键词：深冷液态空气；储能；发电系统；工程化研制运用引言：现如今，很多液态空气储能技术路线还处在试验平台环节，仅用来开展技术验证，没有开展工业化投产，也没有产生标准集中的可借鉴运用模式。

10MW级深冷液态空气储能示范项目在国内尚属第一次运用，此系统包含多种设备，有着能量使用和转换过程，随着系统运行参数提高，外部运行条件也更加复杂，为达到性能和可靠性的要求，在选型和运行方式上都应该有所改变，所以，根据国内能源结构与状况，根据地方实际情况推广该系统的工程化运用且达到高效可靠运行，是目前亟需处理的关键问题。

1.系统的能量转换过程液态空气储能电站是在用电低估时把电能转化成液态空气储存起来，处于用电高峰阶段，又把空气转化成电能的场所，工艺流程可分成多个子系统，如压缩与储热、储冷、空气透平发电。

能量转换过程：在储能环节，电机做功，电能转化成机械能，之后压缩空气，转化成空气热能，空气和储热介质开展热交换，获取热能之后保存于介质罐中，并且利用组件把空气液化保存于贮槽内。

据蝌蚪科普网消息，一名来自赫特福郡的发明家兼Dearman Engine公司老总
Peter Dearman开发了一种名为Liquid Air Storage（液态空气）存储的处理系统HPS，这种技术原本是打算应用在动力电动汽车上，现在已经率先应用在风能绿色存储上。

据了解，Peter Dearman创建了一个新公司——Highview Power Storage，与英国政府进一步研究这项技术。

到目前为止，这项技术在Berkshire电站已经成功测试了两年。

据了解，风力电厂晚上生成的电力可以用于空气制冷，使得空气处于一个低温状态。

HPS可将二氧化碳和水蒸汽抽出，然后冻结余下的气体（氮气和氧气）至零下190摄氏度的低温状态，在这个状态下，氮气将会转化成为液体形式，存储在绝缘气罐里。

这就是能源的封存过程。

当能源需求超过当前风力电厂可提供的能源量时，这些装有液体氮气的罐子将会连接至涡轮机，然后进行加热。

由液体氮气转化成为气体的过程中生成的巨大压力足以驱动涡轮机。

此外，连接到气罐的热量还可以进行调节，在不需要复杂控制系统的帮助下减缓气体的膨胀速度。

在节能方面，HPS系统每千瓦能源可减少至少1000美元开支。

一种深冷液化空气储能的分布式供能系统及其调度方法一种深冷液化空气储能的分布式供能系统是一种新型的能源储存和供应解决方案，它利用液化空气作为储存介质，将低负荷时的电力转化为液化空气，通过储存和再利用的方式提供高峰时段的电力供应。

下面是关于这种系统及其调度方法的详细描述：1. 储存设备：深冷液化空气储能系统包括一个液化空气储罐，用于存储液态空气。

2. 蓄能转化：低负荷时段，电力系统将多余的电力用来压缩和冷却空气，将其液化并储存在储罐中。

3. 蓄能储存：液化空气在储罐中保存，可以长期储存，并且不会有能量损失。

4. 供能转化：高峰时段，液化空气通过蒸发器和膨胀阀等装置，将储存在储罐中的液态空气转化为高温高压气体，通过膨胀发电机组进行发电。

5. 供能输出：供能转化后的气体驱动发电机组产生电力，为高峰时段的电力需求提供能源。

6. 供能调度：分布式供能系统需要根据实际的电力需求进行调度，确保能在需要的时候提供持续稳定的能源供应。

7. 调度策略：供能系统的调度策略需要基于需求预测、实时电力价格和能源供应能力等因素，结合深度学习和优化算法等技术，确定最佳的供能调度方案。

8. 能量管理：系统需要对能量转换、储存和供应进行管理和优化，以提高能量利用效率和经济性。

9. 供能优先级：供能系统的调度策略可以根据不同用户的需求进行优先级设置，如工商业用户的用电需求可能比居民用户更为紧急，因此可以优先满足工商业用户的需求。

10. 故障处理：系统需要具备故障检测和处理机制，一旦发现故障，需要及时切换备用能源或采取其他措施，确保供能的连续性和稳定性。

11. 物流管理：液化空气的供应需要配备相应的物流管理系统，确保液化空气的及时运输和储存。

12. 安全管理：液化空气具有较低的温度和高压，系统需要具备相应的安全措施和管理机制，确保操作和使用安全。

13. 可持续性：深冷液化空气储能系统的可持续性需要考虑能源效率、环境影响和经济性等因素，以便将其作为一种可选的清洁能源解决方案。

第3卷第3期上海电气技术V01．3N o．3 2010年9月J O U R N A L0F S H A N G H A I E L E C T R I C T E C H N O L()G Y Sep2010文章编号：1674—540X(2010)03—026—03液化天然气冷能储存技术研究曾乐才1，张东2，徐建辉3，廖文俊(1．上海电气中央研究院，上海200070；2．同济大学，上海200092；3．上海电机学院，上海200240)摘要：简述了国内外液化天然气(L N G)冷能利用概况及冷能利用对储能技术的需求，研发了LN G冷能储存所需要的低温相变材料，研制了L N G冷能储存试验装置，并进行了低温蓄冷、释冷、散冷(热)试验。

试验表明：L N G冷能储存与利用是可行的。

关键词：液化天然气；冷能利用；储能技术；低温相变材料中图分类号：T E8文献标识码：AT he St udy on t he L N G O ol d E ner gy St or age T e chnol ogyZ E N GL ecai l，Z H A N G D ong2，X U Ji anhui3，L I A O W enj unl (1．Shanghai E l ect r i c G r oup C o．，L t d．C e nt r a l A cade m e，Shangh ai200070，C hi na；2．T ongj i U ni ver s i t y，S ha nghai200092，C hi na；3．Shanghai D i anj i U ni ver s i t y，S ha nghai200240，C hi na)A bs t r act：T hi s pape r br i e fl y r evi ew ed t he l i quef i e d nat ur al ga s(L N G)c ol d ene r gy ut i l i za t i on andi ts ne ed of ener gy s t or age t e chno l ogy．T h e r equi r ed phase—change m at er i al f or c ool s t or age at var i oust em p er at u r es w as de vel oped．A n exper i m ent al cool s t or age equ i pm e nt w as es t abl i s hed．E xper i m ent s on t he st ore，re l e as e and l os s of col d ener gy sho u t ha t L N G C ol d Ener gy St or age and ut i l i za t i on isf easi bl e．K ey w or ds：l i quefi ed nat ur al gas(L N G)；ut i l i zat i on of c ol d ene r gy；ener gy s t or age t ec hnol ogy；phas e-cha nge m at er i al作为低排放的清洁燃料，液化天然气(L i quef i e d N at ur al G as，LN G)是当今世界能源供应增长最快的能源。

深冷液化压缩空气储能技术解读段晋飞摘要：21世纪是能源时代，能源供需矛盾日益突出。

在节能减排的同时，人类迫切需要新的能源供应形式来满足日益增长的能源需求。

化石能源在应用形式、储运、储量等方面的局限性和不足。

引领人们逐步锁定以风能和光能为主要供应商、电能为传输和应用载体的绿色可再生能源领域。

经过多年的探索和实践，可再生能源已经成为能源供应的主要形式之一。

关键词：深冷液化；压缩空气；储能技术；深冷液化空气储能技术是一种将电能转化为室内液体空气能量实现储能的技术。

在能量存储过程中，电能压缩、冷却和液化空气，并存储在能量释放过程中用于加热空气的热能。

当能量释放时，液体空气被加压和气化，带动涡轮机发电。

同时，它在这一过程中存储冷能量，在能量存储过程中用来冷却空气。

一、压缩空气储能技术的发展趋势压缩空气储能技术的总体发展趋势是消除地理和资源限制，提高效率，降低成本。

传统压缩空气储能功率可达100 MW以上，运行效率为40% ~ 50%。

高压气体储存在废弃矿井或盐洞穴中，其效率取决于化石燃料的燃烧。

先进的绝热压缩空气储能采用多级压缩和热回收利用等技术来提高系统效率，设计效率可达60%左右。

洞穴式气藏在大规模应用中(100 MW以上)，需要地理支持，在没有天然洞穴的情况下，管道式钢质气藏可以采用。

中国完成了100 MW-小时示范工程建设。

超临界大气能量的储存仍处于实验室研究阶段。

低温压缩空气能量存储在先进的绝热空气能量存储的基础上，以液体状态存储压缩空气，回收压缩过程中损失的热量和膨胀过程中残留的冷。

其储能密度高，预期运行效率为50% ~ 60%，不取决于地理条件，施工期短，是压缩空气储能技术的发展趋势之一。

二、深冷液化空气储能技术原理与特点1.技术原则。

冷冻液化空气储能技术将电能转化为室内液体空气能量并加以储存。

在储存能量时，电能压缩、冷却和液化空气，储存能量释放时在空气加热过程中释放的热能；在能量释放时，液体空气被加压和冷冻，促使膨胀机发电。

lng液态空气储能原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述液态天然气（LNG）作为一种清洁能源，在能源行业中具有重要地位。

随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，LNG作为一种替代能源的应用逐渐受到关注。

液态空气储能技术是利用LNG的特性进行能量储存和释放的一种新型技术。

本文将重点介绍LNG液态空气储能原理，分析其优势以及未来的发展前景。

通过对LNG液态空气储能技术的深入了解，我们可以更好地掌握这一领域的发展趋势，为清洁能源的推广和应用提供有力支持。

1.2 文章结构:本文将主要分为三个部分，分别是引言、正文和结论。

其中引言部分将对LNG液态空气储能进行概述，介绍文章的结构和说明研究目的；正文部分将详细介绍LNG液态空气储能的原理，包括工作原理、技术特点等内容；结论部分将对文章进行总结，展望LNG液态空气储能的发展前景并给出结论和建议。

整体结构清晰，旨在全面介绍和探讨LNG液态空气储能的相关内容，为读者提供一份全面且具有参考价值的文献。

1.3 目的：本文的目的旨在深入探讨LNG液态空气储能原理，介绍其基本概念、工作原理和优势特点，以期能够帮助读者了解并掌握这一新兴的能源储存技术。

通过对LNG液态空气储能的详细介绍，期望能够为相关领域的研究人员和工程师提供理论支持和实践指导，推动该技术在能源领域的广泛应用和发展。

同时，希望通过本文的阐述，让读者对于LNG液态空气储能有一个全面的了解，为未来的研究和实际应用奠定基础。

2.正文2.1 LNG液态空气储能介绍LNG（液化天然气）液态空气储能是一种新型的储能技术，它将空气压缩、减温后液化成为液态空气，以此来实现能源的储存和释放。

在储存过程中，液态空气通过蒸发释放能量，将液态空气再次压缩成气态空气，并通过蒸发这一过程再次释放能量。

这种技术可以帮助平衡能源的供需关系，提高能源利用效率，减少环境污染。

与传统的电池储能技术相比，LNG液态空气储能具有更高的储能密度和更短的应急响应时间。

天然气深冷液化技术是以天然气或合成天然气为原料，经脱酸、脱水、脱重烃后，进行深冷液化产出LNG，在此基础上，开发了小型通用模块化LNG产线。

技术亮点、主要技术性能或产品功能：1）可根据项目规模和气源特点，选用分子筛、甲醇洗等高效净化工艺，选择膨胀制冷、混合制冷、简单级联等低能耗LNG生产工艺，及多类型LNG储存系统；2）在DSC系统中嵌入具有报警预分析，提供预处理建议的DCS帮助系统。

3）国家863项目“合成天然气液化技术”经专家论证，水平先进。

目前，该技术成果已在长沙应急调峰液化工厂、京宝焦炉气制LNG等项目成功应用。

a.煤层气液化技术煤层气液化采用氮气膨胀制冷工艺，该技术工艺简单、设备较少、操作方便、运行平稳、能耗较低，为新地自有技术。

主体设备包括净化单元（原压机、净化装置）、制冷单元（循环压机、冷箱、膨胀机）、贮存单元（LNG储罐及附属系统）及控制单元，设备已全部实现国产化。

新地以总承包模式在山西晋城建成一座煤层气液化工厂，规模15万方/日，达产后运行安全、平稳。

b.天然气液化技术在天然气液化技术方面，新地拥有氮气膨胀制冷液化工艺、天然气膨胀制冷液化工艺、混合制冷液化工艺、级联制冷液化工艺等实例。

尤其新地自主开发的混合制冷液化工艺，由于采用了独特的液相流分布技术，避免了冷箱底部积液，使装置即节能又稳定；独特的制冷系统干燥设计，大幅缩短开车时间及开车费用；独特的制冷剂补充系统设计，节省开车时间。

c.液化天然气工厂压力液改造技术通过对原有天然气液化装置中的LNG储罐BOG回收及压缩系统进行技术改造，将“高温高压态”产品LNG变成“低温低压态”产品LNG，降低气损。

技术亮点、主要技术性能或产品功能：技术特点：（1）降低产品LNG的温度和压力，有效降低运输、汽车加注过程中的气损；（2）流程更加先进，参数更加合理，设备更加可靠。

技术参数：改造前LNG：温度-140～-145℃，压力为饱和压力；改造后LNG：温度-155～-162℃，压力为饱和压力。

液态空气储能案例
液态空气储能是一种新型的储能技术，通过将空气压缩成液态并在需要时释放能量，可以有效地解决能源储存和调节的问题。

下面介绍几个液态空气储能的应用案例。

第一，英国的液态空气储能电站。

这个项目于2015年启动，储
能容量为5兆瓦时，可以为当地1500户家庭提供电力。

该电站使用
了空气压缩储能技术，将压缩空气存储在储罐中，并在需要时释放能量，驱动涡轮机发电。

这个项目成功地证明了液态空气储能技术的可行性和实用性。

第二，法国的液态空气储能项目。

这个项目由斯诺威集团和法国能源公司EDF合作开发，储能容量为10兆瓦时，可以为当地5000户家庭提供电力。

该项目使用了液态空气储能技术，将空气压缩成液态并储存于储罐中，释放能量时则将液态空气加热蒸发，推动涡轮机发电。

第三，中国的液态空气储能项目。

这个项目由中国电力科学院和江苏液态空气能源有限公司合作开发，储能容量为10兆瓦时。

该项
目使用了液态空气储能技术，将空气压缩成液态并储存于储罐中，释放能量时则将液态空气通过蒸汽发生器加热蒸发，推动涡轮机发电。

该项目在满足电力需求的同时，也有助于减少碳排放和改善环境质量。

总的来说，液态空气储能技术有着广泛的应用前景，可以在能源储存和调节方面发挥重要作用。

未来将会有越来越多的液态空气储能项目得到建设和推广，为可持续发展做出贡献。