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美擬建實(shí)驗(yàn)性壓縮空氣儲(chǔ)能電站將風(fēng)能于地下藏

2013-06-05 來源:科技日?qǐng)?bào) 瀏覽數(shù):879

  在美國(guó)西部地區(qū),通常夜間風(fēng)力大于白天,因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)在夜間能夠比在白天生產(chǎn)更多的電能,但現(xiàn)實(shí)的問題是,夜間用電量要少于白天,從而出現(xiàn)了電能供需在時(shí)間上不對(duì)應(yīng)的狀況。對(duì)此,美國(guó)研究人員認(rèn)為,采取興建新型壓縮空氣儲(chǔ)能廠的間接方式,能夠儲(chǔ)藏西北地區(qū)豐富的風(fēng)能,以備日后電能高需求和電能供應(yīng)緊張之時(shí)所用。他們提出的壓縮空氣儲(chǔ)能廠不僅能儲(chǔ)能,而且可在短短數(shù)分鐘時(shí)間內(nèi),從能源儲(chǔ)能廠轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電廠,在白天為平衡地區(qū)性高變化的風(fēng)能發(fā)電提供機(jī)動(dòng)性。
  新完成的綜合性研究分析顯示,美國(guó)西北部的風(fēng)能可以在夜間發(fā)電驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)將空氣存儲(chǔ)在地下深處多孔巖中,在需要時(shí)可以用壓縮空氣來發(fā)電,每月滿足8.5萬家用戶的需求。能源部太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和博納維爾電力管理局的技術(shù)人員通過研究,尋找到兩種獨(dú)特的儲(chǔ)能方法,并在華盛頓州東部確定了將兩項(xiàng)儲(chǔ)能途徑賦予實(shí)踐的場(chǎng)地。
  負(fù)責(zé)為博納維爾電力管理局管理該項(xiàng)研究的史蒂夫·克努德森表示,由于可再生能源發(fā)電配額制(RPS)要求美國(guó)各州電能中的20%或30%來自不同的能源(如風(fēng)能和太陽能),因此興建壓縮空氣儲(chǔ)能廠在幫助管理和整合可再生電能進(jìn)入西北電網(wǎng)的事務(wù)中,能夠發(fā)揮極具價(jià)值的作用。
  研究人員表示,所有的壓縮空氣儲(chǔ)能廠均基于相同的基本前提運(yùn)行。當(dāng)電能供應(yīng)豐富時(shí),工廠從電網(wǎng)中獲取電能用于啟動(dòng)大型空氣壓縮機(jī),將壓縮空氣送入地下特定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)。當(dāng)電能需求較高時(shí),存儲(chǔ)在地下的壓縮空氣被釋放出來,并在加熱后用以推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。研究顯示,通過上述的循環(huán),壓縮空氣儲(chǔ)能廠利用壓縮空氣產(chǎn)生的電能最多可達(dá)到壓縮空氣時(shí)所花費(fèi)電能的80%。
  全球現(xiàn)有兩家壓縮空氣儲(chǔ)能廠,一個(gè)在美國(guó)阿拉巴馬州,一個(gè)在德國(guó),它們采用人造鹽穴來存儲(chǔ)空氣(即過量的電能)。與之相比,美國(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和博納維爾電力管理局所提出的方法有所不同:利用地下深處天然的多孔巖區(qū)以存儲(chǔ)可再生能源。
  在過去10年中,由于能源公司和其他機(jī)構(gòu)在尋求更好的將可再生能源并入電網(wǎng)的途徑,因而利用地下多孔巖存儲(chǔ)壓縮空氣并發(fā)電的技術(shù)越來越受到它們的重視。美國(guó)西北部約13%的電能供應(yīng),也就是近8600兆瓦來自于風(fēng)能發(fā)電,如何有效地利用夜間風(fēng)力電能的問題促使能源部太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和博納維爾電力管理局決定就新技術(shù)能否用在西北地區(qū)進(jìn)行調(diào)查。
  為尋找到潛在的壓縮空氣存儲(chǔ)地,研究小組考察了哥倫比亞高原地區(qū)。在那里,大部分土地被厚厚的火山玄武巖所覆蓋。研究小組尋求的是處于地下1500英尺厚度達(dá)30英尺的玄武巖結(jié)構(gòu),同時(shí)該地點(diǎn)能夠靠近高壓傳輸線且滿足其他相關(guān)的條件。
  隨后,研究人員對(duì)華盛頓州東南地區(qū)漢福德場(chǎng)區(qū)過去在鉆井進(jìn)行天然氣探測(cè)和研究中所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,并將鉆井獲得的數(shù)據(jù)輸入太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室名為STOMP的專業(yè)計(jì)算機(jī)模型中。該計(jì)算機(jī)模型能夠模擬地下液體流動(dòng),讓研究人員了解不同地下位置能夠存儲(chǔ)多少空氣并最終能有多少釋放回地面。
  研究人員通過分析研究后確認(rèn),華盛頓州東部有兩處極具前景的地點(diǎn),一個(gè)是被稱為哥倫比亞山丘的場(chǎng)地,它在俄勒岡州博德曼以北、華盛頓州哥倫比亞河河邊;另一個(gè)為雅吉瓦礦物場(chǎng)地,它位于華盛頓州西拉以北10英里處的雅吉瓦峽谷地區(qū)。
  然而,研究小組認(rèn)為這兩個(gè)場(chǎng)地適合于兩種截然不同壓縮空氣儲(chǔ)能途徑。哥倫比亞山丘場(chǎng)地靠近天然氣管道,因而適于使用常規(guī)壓縮空氣儲(chǔ)能設(shè)備。如此的常規(guī)設(shè)備能夠使用少量的天然氣加熱從地下存儲(chǔ)釋放的空氣,熱空氣隨后用于驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電,其發(fā)電量超過普通天然氣發(fā)電廠發(fā)電量的兩倍。研究人員表示,在哥倫比亞山丘場(chǎng)地,他們有望建成發(fā)電量達(dá)207兆瓦的常規(guī)壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電廠。

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