含水層壓縮空氣儲(chǔ)能在理論上是可行的，在技術(shù)上是可實(shí)現(xiàn)的和可借鑒的，在經(jīng)濟(jì)和推廣上是可進(jìn)行商業(yè)化的。其是指利用分布式清潔能源（如風(fēng)能、太陽(yáng)能等）產(chǎn)生的多余電量使空氣以高壓的狀態(tài)儲(chǔ)存在地下含水層孔隙介質(zhì)中，在需要供電時(shí)，重新抽采高壓空氣進(jìn)行發(fā)電，其系統(tǒng)模型如圖 1
1）初始?xì)饽医ㄔ爝^(guò)程： 為向選定的目標(biāo)含水層介質(zhì)中注入一定量的緩沖氣體（空氣，氮?dú)猓珻O2等），緩沖氣體注入含水層后會(huì)形成一個(gè)大的初始?xì)饽?，氣囊的作用主要是為后續(xù)工作氣體提供壓力支持和防止水涌發(fā)生；根據(jù)美國(guó)Iowa計(jì)劃的前期調(diào)查報(bào)告，初始階段注入含水層中的緩沖氣體量應(yīng)該為循環(huán)過(guò)程中空氣量的10-100倍。 2）儲(chǔ)能釋能階段： 為根據(jù)儲(chǔ)能規(guī)模和調(diào)峰工作制度通過(guò)工作井向選定含水層中循環(huán)注入-儲(chǔ)存-抽出壓縮空氣，工作氣體的循環(huán)周期一般為日循環(huán)或者周循環(huán)。
在工程實(shí)踐方面，1980年開(kāi)始，美國(guó)能源部在美國(guó)伊利諾伊州的匹茲菲爾德開(kāi)展了向某含水層注入和抽提空氣的試驗(yàn)，結(jié)果表明空氣注入到含水層中可以以一定規(guī)模進(jìn)行能量的儲(chǔ)存，井的設(shè)計(jì)對(duì)于提高能效非常重要。2006年，美國(guó)能源部計(jì)劃在Iowa背斜系統(tǒng)的含水層建立270MW規(guī)模的壓縮空氣地質(zhì)儲(chǔ)能電站，但由于目標(biāo)含水層滲透性的問(wèn)題，暫時(shí)停止了該項(xiàng)目。2013年，美國(guó)太平洋西北實(shí)驗(yàn)室的研究人員評(píng)價(jià)了太平洋西北地區(qū)進(jìn)行含水層壓縮空氣儲(chǔ)能的可能性。此外，美國(guó)也在進(jìn)一步實(shí)施利用地下孔隙介質(zhì)的PG&E 300MW和Nebraska 100-300MW的壓縮空氣儲(chǔ)能示范計(jì)劃。
含水層壓縮空氣儲(chǔ)能適宜性評(píng)估技術(shù)
含水層壓縮空氣儲(chǔ)能地下全過(guò)程模擬技術(shù)
地下儲(chǔ)氣空間改良技術(shù)
先進(jìn)耦合儲(chǔ)能優(yōu)化技術(shù)
習(xí)總書(shū)記多次強(qiáng)調(diào)中國(guó)力爭(zhēng)在2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。
公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示2020年下半年至今已經(jīng)有36個(gè)一體化項(xiàng)目簽約落地，規(guī)劃總規(guī)模近85GW，投資總額超過(guò)3700億，包括風(fēng)光水火儲(chǔ)、風(fēng)光儲(chǔ)等。因此大規(guī)模儲(chǔ)能的發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)空間在我國(guó)十分巨大。
近日出臺(tái)的我國(guó)“十四五”規(guī)劃綱要全文中著重強(qiáng)調(diào)了大力提升風(fēng)電、光伏發(fā)電規(guī)模，提升清潔能源的消納和儲(chǔ)存能力。
壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)儲(chǔ)能規(guī)模的關(guān)鍵在于儲(chǔ)氣庫(kù)的選擇，利用地下空間進(jìn)行儲(chǔ)能的壓縮空氣地質(zhì)儲(chǔ)能系統(tǒng)工作時(shí)間長(zhǎng)，可以持續(xù)工作數(shù)小時(shí)，甚至可實(shí)現(xiàn)電能跨季度存儲(chǔ)。目前，地下儲(chǔ)氣庫(kù)的選擇主要有地下鹽穴、含水層和廢棄礦洞。
截至 2020 年底，已有18 個(gè)省市出臺(tái)了鼓勵(lì)或要求新能源配儲(chǔ)能的有關(guān)文件，配置儲(chǔ)能的比例從 5%到 20%不等。
抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能（CAES）是國(guó)際上比較認(rèn)可的儲(chǔ)能技術(shù)。相比抽水蓄能來(lái)說(shuō)，壓縮空氣儲(chǔ)能具有投資少、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、占地面積小、環(huán)境影響小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)行方式靈活、能效高等有利特點(diǎn)。
風(fēng)能、太陽(yáng)能等該類(lèi)新能源發(fā)電具有間歇性和隨機(jī)性，電力系統(tǒng)調(diào)峰能力不足，調(diào)度運(yùn)行和調(diào)峰成本補(bǔ)償機(jī)制不健全。
德國(guó)的Huntorf（290MW，圖2）和美國(guó)的McIntosh（110MW，圖3）兩個(gè)利用地下鹽穴的壓縮空氣儲(chǔ)能電站已經(jīng)商業(yè)運(yùn)行了幾十年，其是在風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)的基礎(chǔ)上接入儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備，能夠很好的根據(jù)實(shí)際電量峰值需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
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