北京普瑞雪能源科技有限公司
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项目概述:
等温压缩空气储能发电系统项目计划书
该技术获得美国风险投资公司RockportCapital(在加州门洛帕克和波士顿设有办事处)、PolarisVenturePartners(波士顿和西雅图)、CadentEnergyPartners(康涅狄格州斯坦福和休斯顿)和通用电气子公司GEEnergyFinancialServices进行的股权投资。
储能技术主要分为储电与储热,本项目为储电。技术的意思在此不必赘言,项目本身并不节能,储电的来源可以市电也可以是新能源如风力发电和太阳能发电等,电源质量没有要求,但放电可以符合电网的要求,这也为风光等新能源进入电网扫除了技术障碍。它的好处主要是移峰填谷意义重大,在发电厂角度能使发电更平顺和利用低峰发电能力,充分发挥发电机组作用,可以做到大幅度节能。
目前储能方式主要分为三类:机械储能、电磁储能、电化学储能。
储能技术主要分为物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池)和电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器储能等)三大类。根据各种储能技术的特点,飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合,如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量,抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等,不适用于日常用电;而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。抽水储能受地理条件限制、资源限制和规模限制,同样不适于日常用电;电化学电池储能主要问题在于虽然单位储能大,但不环保、使用期内电池性能衰变、整体成本高、技术并不成熟,难于大规模推广应用,中国电力科学研究院的2011年,国家风光储输示范工程(一期)实际运行效果已说明问题;而传统压缩空气储能需要耗费大量额外能源,本身能源转换效率不能大幅提高,仅在1978年德国和1991年美国大规模单项应用过,不见国际上再有应用。
目前最成熟的大规模储能方式是抽水蓄能,它需要配建上、下游两个水库。在负荷低谷时段抽水蓄能设备处于电动机工作状态,将下游水库的水抽到上游水库保存,在负荷高峰时设备处于发电机工作状态,利用储存在上游水库中的水发电。其能量转换效率在70%到75%左右。但由于受建站选址要求高、建设周期长和动态调节响应速度慢等因素的影响,抽水储能技术的大规模推广应用受到一定程度的限制。目前全球抽水储能电站总装机容量9000万千瓦,约占全球发电装机容量的3%。
压缩空气储能是另一种能实现大规模工业应用的储能方式。利用这种储能方式,在电网负荷低谷期将富余电能用于驱动空气压缩机,将空气高压密封在山洞、报废矿井和过期油气井中;在电网负荷高峰期释放压缩空气推动燃汽轮机发电。由于具有效率高、寿命长、响应速度快等特点,且能源转化效率较高(约为75%左右),因而压缩空气储能是具有发展潜力的储能技术之一。但受地理条件限制。
机械储能包括:抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能。
1、抽水储能
抽水储能是在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库,将电能转化成重力势能储存起来,在电网负荷高峰期释放上池水库中的水发电。抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天,综合效率在70%~85%之间,主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能电站的建设受地形制约,当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。
2、压缩空气储能
压缩空气技术在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气,将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中,在电网负荷高峰期释放压缩的空气推动汽轮机发电。压缩空气主要用于电力调峰和系统备用,压缩空气储能电站的建设受地形制约,对地质结构有特殊要求。
3、飞轮储能
飞轮蓄能利用电动机带动飞轮高速旋转,将电能转化成机械能储存起来,在需要时飞轮带动发电机发电。飞轮系统运行于真空度较高的环境中,其特点是没有摩擦损耗、风阻小、寿命长、对环境没有影响,几乎不需要维护,适用于电网调频和电能质量保障。飞轮蓄能的缺点是能量密度比较低。保证系统安全性方面的费用很高,在小型场合还无法体现其优势,目前主要应用于为蓄电池系统作补充。
本公司产品介绍:
(一)项目介绍
等温压缩空气储能系统是目前国际最先进的空气储能技术,获得了美国能源部唯一资金支持,他已经不同于国际率先进行的仅两项的德国、美国压缩空气储能系统项目,在压缩和释放时已经不需要额外的能源,所以得以大幅提高能源转换效率,达到55%。我公司在国内率先与技术方密切接触和国内可能用户的初步调研,我们唯一拥有优先使用权机会。
(二)解决方案
等温压缩空气储能系统是利用新能源(如风能、太阳能)、传统电能在实施峰谷平的省份用电大户企业创造利益的系统。等温压缩空气储能系统虽然先进,但在没有设备国产化前是没有市场的,我公司的方案是:1、必要设备的国产化;2、签署技术国内排他性的技术使用合同;3、立即着手先期开发的投入。
(三)产品用户群
凡是在实施峰谷平的省份里传统用电大户企业,如湖北省,大型用电企业按目前电价水平、电能转换后电价利差达到0.8元/千瓦时。
(四)核心竞争力
1、最先进的、实用的、环保的储能系统;2、国内最先涉足的企业。3、专利使用可以锁定我们的市场。
(五)压缩空气储能应用前景广阔
每个省份最保守估计也在100亿元。未来市场在电站、大型企业、新能源领域。估计这个产业规模能达到5000亿~1万亿元。
压缩空气储能系统大规模发展的主要技术障碍在于两方面:需要大型储气装置和依赖燃烧化石燃料。为解决这两个问题,先后出现了带蓄热的压缩空气储能系统、微小型压缩空气储能系统、液化空气储能系统、超临界压缩空气储能系统、与可再生能源耦合的压缩空气储能系统等。
这些系统同传统系统相比,应用前景更广阔,如可大大提高效率;使用更灵活,甚至可用于汽车动力;接纳可再生能源,提供可再生能源在电网中的比例,甚至还能利用工业余热等。
带储热的压缩空气储能系统又被称为先进绝热压缩空气储能系统。系统中空气的压缩过程接近绝热过程,存在大量的压缩热。比如,在理想状态下,压缩空气为100bar时,能够产生650°C的高温。该压缩热能被存储在储热装置中,并在释能过程中加热压缩空气,驱动透平做功。相比于燃烧燃料的传统压缩空气储能系统,该系统的储能效率大大提高,理论上可达到70%以上;同时,由于用压缩热代替燃料燃烧,系统去除了燃烧室,实现了零排放的要求。该系统的主要缺点是,初期投资成本将增加20%~30%。
小型压缩空气储能系统的规模一般在10MW级,它利用地上高压容器储存压缩空气,从而突破对储气洞穴的依赖,具有更大的灵活性。它更适合于城区的供能系统——分布式供能、小型电网等,用于电力需求侧管理、无间断电源等;同时也可以建于风电场等可再生能源系统附近,调节稳定可再生能源电力的供应等。
微型压缩空气储能系统的规模一般在几千瓦到几十千瓦级,它也是利用地上高压容器储存压缩空气,主要用于特殊领域(比如控制、通讯、军事领域)的备用电源、偏远孤立地区的微小型电网、以及压缩空气汽车动力等。国外学者研发了一种车用压缩空气动力系统,车载储气罐300升,可以驱动一辆1吨的汽车以50公里/小时的速度行驶96公里,基本满足日常市内交通的需要。
液化空气和超临界压缩空气储能系统是最近才提出的新型压缩空气储能系统。前者由中科院工程热物理所联合英国高瞻公司等单位共同开发研制,并获得专利。由于液态空气的密度远大于气态空气的密度,该系统不需要大型储气室。但是,该系统的效率较低。为解决液态空气储能系统低效率问题,中科院工程热物理所在2009年在国际上首次提出并自主研发了超临界压缩空气储能系统,该技术利用超临界状态下空气的特殊性质,综合了常规压缩空气储能系统和液化空气储能系统优点。具有储能规模大、效率高、投资成本低、能量密度高、不需要大储存装置、储能周期不受限制、适用各种类型电站、运行安全和环境友好等优点,前景广阔。目前1.5MW示范系统已开始建设。
压缩空气储能和可再生能源耦合的系统可以将间歇式可再生能源“拼接”起来,稳定地输出。带储热的压缩空气储能系统可以存储太阳能热能,在需要时加热压缩空气,然后驱动透平发电。除太阳能热能外,电力、化工、水泥等行业的余热废热均可作为外来热源,因此,带储热的压缩空气储能系统具有广泛的应用前景。另外还可以耦合风力发电系统,在用电低谷,风电厂的多余电力压缩并储存压缩空气;在用电高峰,压缩空气燃烧并进入燃气透平发电。采用压缩空气储能—风能耦合的系统可将风电在电网中供电的比例提高至80%,远高于传统40%的上限。还可将生物质气化为合成气,替代天然气应用到压缩空气系统中,降低压缩空气储能系统对天然气的依赖。
(六)盈利模式
每套设备初步估计在1000--1500万元,满负荷使用期限20年,用户投资回收4-5倍,我公司的投资回报单次在50%以上。
(七)市场竞争
储能技术有很多,如空气储能、电池储能、飞轮储能、水利储能,但各有各的缺点和局限。电池储能:不环保,性能逐次降低,寿命在1000次就不错了,虽然单位储能(按设备质量储能的多少)大;飞轮储能:只能瞬间放电,只适用特殊场所;水库储能:受地域和使用地域限制;传统空气储能:同样受到地域限制且效率不高。
(八)优势
只要把握好关键设备的国产化就没有问题(不需要全部国产化,大部分设备国内早已成熟,等同或替代使用即可)。
(九)财务分析
500万用于先期国产化和市场开发,后期每套设备估计逐次投资共计1000万。总投资在1—10亿元(依据项目进展逐步投入)。
(十)自己做过什么
我公司或我本人从业30年,曾经涉足过机关、企业,曾从事外贸、水产、熟食品、音响、电力等行业。