如果我们的电力供应的很大一部分来自可再生能源(RE)，一些大规模的能源存储形式将是必要的，以补偿两种最简单和最经济的可再生能源形式的可变发电量，即太阳能和风能。电池是目前的默认解决方案，因为它们是一种经过验证且可靠的技术，但它们也存在问题，昂贵、资源密集、寿命不是特别长，而且对环境有害。因此，能源储存已成为能源技术兄弟领域的另一个热门领域，各种想法层出不穷，从荒谬到崇高。
其中一个最近吸引了一些媒体关注的想法是压缩空气储能。引起人们关注的原因是，加拿大Hydrostor公司的两个项目正在取得明显进展，一个在澳大利亚，一个在加州。该公司在这两个地方连一锹土都没挖到，但希望今年底前在澳大利亚开工，明年晚些时候在加州开工。
压缩空气蓄能系统是对重力式抽水蓄能思想的一种改进。该工厂吸收空气并将其压缩到高压，大约1100psi，然后将其泵入一个很深的地下水库，提取并储存这个过程中产生的热量。空气通过管道将水向上排入地上的蓄水池。当需要能量时，地面上的蓄水池被释放回地下蓄水池，这反过来又取代了空气;然后，空气通过热交换器返回，用于转动涡轮发电机发电。
这个概念听起来很新颖，但使用压缩空气作为一种储存能量的形式实际上是一个古老的想法。例如，压缩空气有时用于启动大型柴油发动机，如船用发动机或发电机。与其他听起来古怪的技术解决方案不同的是，至少有两个同类系统的工作实例已经存在，并且已经运行了几十年。其中一个是位于德国Huntorf的290兆瓦的设施，于1978年投入使用;另一个是位于阿拉巴马州麦金托什的110兆瓦发电厂，于1991年投入使用。这两家公司都使用废弃的盐矿作为地下水库。Hydrostor在安大略省的Goderich也有一个1.75兆瓦的小型测试工厂，能够提供大约6小时的电力。该公司计划在澳大利亚和加利福尼亚建造的工厂的持续时间为8小时，运行功率分别为200兆瓦和500兆瓦。
事实上，压缩空气储能的概念已经得到了证实，这与其他更不切实际的想法是分开的，但就像许多被誉为潜在的“游戏规则改变者”的技术解决方案一样，小型核反应堆、区块链和人工智能很容易浮现在脑海中，但这些创新是否掩盖了实用性和效率方面的缺点，这是一些问题。
首先，压缩空气系统的往返效率(RTE)令人印象深刻。根据我能找到的文献，德国和阿拉巴马州的两个大型系统的RTE在42%到52%之间，这意味着它们的输出大约是输入系统的能量的一半，主要是在空气压缩阶段。大多数公用事业规模的电池储能系统(BESS)的RTE约为80%，尽管它们的差异很大。
如果空气压缩机完全由资源驱动，效率问题就不是问题了，这是Hydrostor的打算，但这比乍一看更像是一个技术挑战。空压机耗电量大，电源必须稳定。为了输出500兆瓦的电力，系统需要大约1吉瓦;同样，如果有足够多的可再生能源供应，那也没问题，但目前的现实是，任何由Hydrostor计划的规模的压缩空气储存系统都可能需要某种传统的辅助电源。
电力消耗的另一个来源是供热系统。压缩空气会产生大量的热量，蓄水池的设计目的是将这些热量储存起来，当空气从蓄水池中抽出来为涡轮机提供动力时，再加热空气。然而，储存热量并不是一件容易的事情，而且水力储存系统打算如何做到这一点还没有真正解释清楚。最有可能的方法是一个热交换器，它含有油或其他一些沸点很高的流体溶液，但它必须是一个令人难以置信的高效的，比目前存在的任何东西都要好。德国和阿拉巴马州运行的压缩空气系统都无法完全实现这一目标，并且依赖燃气燃烧器作为辅助空气再加热器。
至于压缩空气能源储存的经济效益，这在这一点上有点神秘。这两家现有的公用事业规模的发电厂早已完全贬值，因此它们提供的电力是按照现行市场的价格出售的，并不能很好地指导新电厂的实际成本。我能找到的关于水力发电公司计划建设的两座电厂的唯一信息是，该公司断言，其估计15亿美元的成本将使其“与抽水蓄能和其他可用方案竞争”。观察澳大利亚和加利福尼亚的项目如何(或者是否)发展，以及它们是否真的能够提高能源效率、可用性或成本，将是一件有趣的事情。
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ben.kritz@manilatimes.net
