Alors que la part des nouvelles capacités énergétiques installées continue de croître dans les pays de l'Union européenne, le secteur de l'énergie est en plein essor. stockage mondial de l'énergieIl existe un consensus sur la nécessité de disposer de systèmes de stockage d'énergie de grande capacité et à long terme. Ce document présente stockage d'énergie par air compriméune méthode prometteuse de stockage de l'énergie.
1. Qu'est-ce que le stockage d'énergie par air comprimé ?
Le stockage de l'énergie par air comprimé fait référence à la méthode de stockage de l'énergie qui utilise l'énergie électrique pour comprimer l'air pendant la période de faible charge du réseau, et qui libère l'air comprimé pour entraîner la turbine à vapeur afin de produire de l'électricité pendant la période de charge de pointe du réseau.
Les principales formes sont les systèmes traditionnels de stockage d'énergie à air comprimé, les systèmes de stockage d'énergie à air comprimé avec dispositifs de stockage de la chaleur et les systèmes de stockage d'énergie à gaz liquide comprimé.
2. Quel est le principe de fonctionnement du stockage d'énergie par air comprimé ?
Le système de stockage d'énergie à air comprimé est un système de stockage d'énergie développé à partir de la technologie des turbines à gaz, l'une des nouvelles technologies de stockage d'énergie. technologies de stockage de l'énergie. Le principe de fonctionnement de la turbine à gaz est le suivant : après avoir été comprimé par le compresseur, l'air est brûlé avec le combustible dans la chambre de combustion pour augmenter la température, puis le gaz à haute température et à haute pression entre dans la turbine pour se détendre et produire du travail.
Le compresseur de la turbine à gaz doit consommer environ 2/3 du travail de sortie de la turbine, de sorte que le travail de sortie net de la turbine à gaz est beaucoup plus faible que le travail de sortie de la turbine.
Les turbines de compression du système de stockage d'énergie à air comprimé ne fonctionnent pas en même temps), pendant le stockage de l'énergie, le système de stockage d'énergie à air comprimé consomme de l'énergie électrique pour comprimer l'air et le stocker dans la chambre de stockage d'air ; pendant la libération de l'énergie, l'air à haute pression est libéré de la chambre de stockage d'air.
Après avoir pénétré dans la chambre de combustion de la turbine à gaz et brûlé avec le combustible, il entraîne la turbine pour produire de l'électricité. En raison du partage du travail entre le stockage et la libération de l'énergie, aucun compresseur ne consomme le travail de sortie de la turbine pendant le processus de libération de l'énergie. Par conséquent, comparé à un système de turbine à gaz qui consomme le même combustible, le système de stockage d'énergie à air comprimé peut produire plus de deux fois plus d'électricité.
3. Quelle est la composition du système de stockage d'énergie à air comprimé ?
Un système complet d'air comprimé se compose de cinq équipements clés : le compresseur, le refroidisseur, le réservoir sous pression, le régénérateur, la turbine et le générateur.
- CompresseurLa compression de l'air, la conversion de l'énergie électrique en énergie interne de l'air, la pression de l'air peut atteindre 70-100 bar, et la température peut atteindre 1000°C ;
- RefroidisseurLes équipements d'échange de chaleur, utilisés pour le refroidissement avant le stockage dans le réservoir sous pression, afin d'empêcher l'air de réduire la pression dans le réservoir sous pression ou la caverne ;
- Réservoir sous pressionLe stockage de l'air refroidi : s'il est stocké dans une grotte, il doit répondre aux conditions géologiques, avec une résistance élevée à la pression et une bonne étanchéité ;
- RégénérateurLa turbine est équipée d'un équipement d'échange thermique ou d'une chambre de combustion qui augmente la température de l'air jusqu'à environ 1000°C, de sorte que la turbine puisse continuer à fonctionner de manière stable pendant une longue période, ce qui permet d'améliorer son efficacité ;
- Turbine: L'air est dépressurisé par la turbine et l'énergie interne est convertie en énergie cinétique ;
- Générateur: il s'agit principalement de générateurs synchrones, qui convertissent l'énergie cinétique en énergie électrique ;
4. Fonction du système de stockage d'énergie à air comprimé
- L'écrêtement des pointes et le comblement des valléesLes entreprises de production d'électricité peuvent utiliser des systèmes de stockage d'énergie à air comprimé pour stocker l'électricité en période de faible demande et la libérer pour l'utiliser en période de forte consommation, afin d'écrêter les pointes de consommation et de remplir les vallées ;
- Équilibre de la charge électrique : Le système de stockage d'énergie à air comprimé peut atteindre la pleine charge en quelques minutes, ce qui est beaucoup plus court que le temps de démarrage des centrales électriques ordinaires au charbon ou au fioul, et convient donc mieux comme dispositif d'équilibrage de la charge électrique ;
- Gestion de l'énergie à la demande : Dans les régions où les prix de l'électricité sont différenciés en fonction des pics et des vallées, les utilisateurs du côté de la demande peuvent utiliser des systèmes de stockage d'énergie à air comprimé pour stocker l'électricité à bas prix dans les basses vallées, puis l'utiliser pendant les pics et les périodes où les prix sont élevés, économisant ainsi des coûts d'électricité et obtenant des avantages économiques plus importants ;
- Appliquée aux énergies renouvelables : L'utilisation d'un système de stockage d'énergie à air comprimé permet de combiner les énergies renouvelables intermittentes pour former une alimentation électrique stable ;
- Alimentation de secours : Le système de stockage d'énergie à air comprimé peut être construit à proximité de la centrale électrique ou des utilisateurs comme source d'alimentation de secours en cas d'entretien de la ligne, de panne ou d'urgence.
5. Classification du stockage de l'énergie dans l'air comprimé
5.1 Source de chaleur
Selon la source de chaleur du système de stockage d'énergie à air comprimé, il peut être divisé en plusieurs catégories :
- Système de stockage d'énergie à air comprimé brûlant du combustible ;
- Système de stockage d'énergie à air comprimé avec stockage de chaleur ;
- Système de stockage d'énergie à air comprimé sans source de chaleur.
5.2 Barème
Selon l'échelle du système de stockage d'énergie à air comprimé, il peut être divisé en plusieurs catégories :
- système de stockage d'énergie à air comprimé à grande échelle (l'échelle d'une seule unité est de 100 MW) ;
- petit système de stockage d'énergie à air comprimé (l'échelle d'une seule unité est de 10 MW) ;
- Système miniature de stockage d'énergie à air comprimé (l'échelle d'une seule unité est de 10 kW).
5.3 Système circulatoire
Selon que le système de stockage d'énergie à air comprimé est couplé à d'autres systèmes à cycle thermique, il peut être divisé en plusieurs catégories :
- Système traditionnel de stockage d'énergie à air comprimé ;
- Système de stockage de l'énergie de l'air comprimé couplé à une turbine à gaz ;
- Système de couplage entre le stockage d'énergie à l'air comprimé et le cycle combiné gaz-vapeur ;
- Système de stockage d'énergie à air comprimé - couplage avec un moteur à combustion interne ;
- Système de couplage entre le stockage de l'énergie de l'air comprimé et le cycle de réfrigération ;
- Système de stockage d'énergie à air comprimé et de couplage avec les énergies renouvelables.
6. Quels sont les problèmes actuels du stockage de l'énergie par air comprimé ?
Le système d'air comprimé actuel présente de nombreux problèmes, dont le plus important est qu'il est trop limité par les conditions géographiques, comme le stockage par pompage. La construction d'un système d'air comprimé nécessite des conditions géographiques particulières, comme une grande salle de stockage de gaz, telle que des grottes rocheuses hautement étanches, des grottes de sel, des mines abandonnées, etc.
Cette limitation est l'un des facteurs importants qui affectent la promotion de cette technologie. En outre, le système traditionnel de compression d'air a un rendement de seulement 40%-55%, ce qui est inférieur aux 80% de l'accumulation par pompage.
7. Avantages techniques du stockage de l'énergie dans l'air comprimé
Le système de stockage d'énergie à air comprimé présente les avantages suivants capacité de la batterieLes caractéristiques du système sont les suivantes : longues heures de travail, bonnes performances économiques et nombreux cycles de charge et de décharge.
- Le système de stockage d'énergie à air comprimé convient à la construction de centrales électriques à grande échelle (>100 MW), juste après la centrale hydroélectrique à pompage ; le système de stockage d'énergie à air comprimé peut continuer à fonctionner pendant plusieurs heures, voire plusieurs jours, et la durée de fonctionnement est longue.
- Le coût de construction et le coût d'exploitation du système de stockage d'énergie à air comprimé sont relativement faibles, bien inférieurs à ceux des batteries sodium-soufre ou des batteries à flux liquide, et inférieurs à ceux des centrales électriques à accumulation par pompage, ce qui se traduit par une bonne économie.
- La durée de vie du système de stockage d'énergie à air comprimé est très longue, il peut stocker et libérer de l'énergie des dizaines de milliers de fois, et sa durée de vie peut atteindre 40 à 50 ans ; son efficacité peut atteindre environ 70%, ce qui est proche de celle d'une centrale électrique à accumulation par pompage.
8. Inconvénients techniques du stockage de l'énergie dans l'air comprimé
Les systèmes de stockage d'énergie à air comprimé conviennent mieux aux systèmes à grande échelle. Les systèmes de stockage d'énergie à air comprimé à petite échelle sont généralement utilisés dans certaines zones spéciales à faible efficacité, tandis que les systèmes à grande échelle nécessitent des conditions géographiques spécifiques pour construire de grandes salles de stockage de gaz, telles que des grottes rocheuses, des grottes de sel, des mines abandonnées, etc.
9. Modèle de recettes
- Énergies renouvelables + stockage de l'énergieL'intégration de l'énergie éolienne et de l'énergie de stockage : l'intégration de l'éolien et du stockage.
- Stockage de l'énergie au niveau du réseau : est similaire à l'accumulation par pompage, réagissant à la répartition du réseau en fonction de la capacité et des prix de l'électricité, et elle est possible sous la forme de projets de démonstration. Les réseaux électriques ont particulièrement besoin d'un stockage d'énergie à long terme. Bien que de nombreux projets de pompage-turbinage aient été lancés, ils ne seront achevés que 7 ans plus tard.
- Côté utilisateur: Le modèle de stockage d'énergie partagé de Shandong est celui qui a le mieux réussi. Les utilisateurs peuvent louer et acheter des services. Le stockage partagé de l'énergie est un modèle commercial relativement bon. Les revenus du stockage de l'énergie à Shandong dépendent principalement du stockage partagé de l'énergie, et le prix de la capacité est très bas.
- Les entreprises de production d'électricité ou les utilisateurs l'installent eux-mêmesles services de gestion de l'énergie : arbitrage entre les périodes de pointe et les périodes creuses pour économiser de l'argent, gestion de la qualité de l'énergie, garantie de l'énergie dans les cas extrêmes, et amélioration de la fiabilité de la garantie de l'énergie.
10. Résumé
En bref, la technologie de stockage de l'énergie à air comprimé revêt une importance stratégique tournée vers l'avenir dans le contexte d'une proportion élevée de production d'énergie renouvelable intermittente connectée au réseau. Le système de stockage d'énergie par compression adiabatique de l'air avec stockage de la chaleur a non seulement une efficacité globale de stockage de l'énergie pouvant atteindre 70%, mais il ne nécessite pas non plus de source de chaleur pour le chauffage.
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