储能已是可再生能源、分布式能源、智能电网、微网、电力需求侧管理、电动汽车等产业发展必不可少的支撑技术。储能有着广阔的发展空间,市场规模巨大,商机无限。“液化空气二次采能蓄能发电技术”的开创,使我国在此领域内科学技术创新上一枝独秀。
国家能源局十二五能源规划指出“在地球环境污染和能源形势日趋严峻的今天,世界各国竞相加大能源科技研发投入,着力突破节能、低碳、储能、智能等关键技术,在可再生能源方面协调配套电网与风电开发建设,合理配套储能设施,能源科技装备水平方面重点突破大容量储能技术”。
新能源科技领军人物李军教授对现有储能技术进行了深入细致分析和对比,在此基础上,他发明了“液化空气二次采能蓄能发电装置”。
李军教授是石家庄信息工程职业学院计算机应用系教师、特聘教授、石家庄优秀科技工作者、河北省农业生态科技协会名誉会长、河北省清洁能源供暖协会专家组成员。2008年获得《旋臂式大功率风力发动机》专利,本技术为国内外首创,该项目于2010年代表学院参加《首届省会科技创新发明大赛》获三等奖。其自控与管理系统列入2011年河北省科技计划项目,已通过验收与鉴定。
2013年获得《液化空气二次采能蓄能发电装置》专利,该项目列入2011年河北省科技计划项目,2013年通过验收与鉴定。
“液化空气二次采能蓄能发电装置”科技成果属国内领先
李军教授介绍:“液化空气二次采能蓄能发电装置”获国家发明专利(专利号:200910075053.9),是河北省科技厅立项的科研项目, 10kw的试验机已通过河北省科技厅组织的验收,并通过了河北省科学技术成果鉴定,成果水平为“国内领先”,可以开展商业化运作。本装置属于液化空气蓄能发电系统,是一种以多种能源为动力,以空气液化存储为基础、可进行二次能量采集的蓄能发电装置。是一种大容量储能技术,是除抽水蓄能之外,最好的蓄能方式,具有储能容量大、时间长、工作状态稳定、系统附加值高、应用范围广、建造成本低、整个工作过程中无二次污染等优点。
它的工作(液化空气二次采能储能发电装置)原理由包括风能、光伏能、海浪能和其他能量转换成的机械能或电能为动力,驱动空气压缩液化设备将空气液化,液化空气存于液态空气存储设备实现蓄能,而后根据需要,液化空气经二次热能(空气液化产生的热、空气热、地热、海洋热、太阳热、工业余废热等)采集汽化膨胀后,驱动空气发电设备发电,输出优质电能。
“移峰填谷提高效率,技术高端应用广范”
据了解:本装置由于采用了二次热能采集技术,可最大限度地补充空气液化过程中损失掉的能量,使发电效率得到了大幅度提高,较好地解决了传统意义上液态空气储能发电效率低的缺陷,其技术状况与世界同步。
在蓄能发电的同时,输出大量的冷能量和产生冷凝水,并可通过气体分离设备分离出二氧化碳、二氧化硫和其他气体。还具有储能、制冷、供热、制取淡水和提取各种气体的功能,可广泛应用于再生能源、分布式能源、智能电网、微网、离网型发供电系统、余废热综合利用、电力用户侧管理、制冷、供热、淡水和稀有气体的制取、压缩空气(或气油混合)动力汽车、国防军事等方面。
技术层面,李教授经过反复研究将其总结归类
1、用于再生能源领域和常规电厂的储能
应用于再生能源领域,是将再生能源储存并转换为优质电力,这样既可解决再生能源 “并网难”的问题,实现电网对再生能源(风电、太阳能光伏)的自由调度,使“垃圾电”变成稳定的优质电源,又可解决 “弃风、弃光” 的资源浪费问题,提高了再生能源的综合利用率;它应用将使以风能太阳能为代表的不稳定再生能源成为主力常规能源,风电、光伏等不稳定发电场站也将由“垃圾场站”变成为分布式的“蓄能电站”,将大幅度提高电网的运行质量,也是能源互联网所必需的“存储器”。据Navigant Research预测,风能和太阳能并网的储能系统安装容量在2013年至2023年间将达到21.8GW。
应用在常规电厂,可将低谷时的电能储存起来,用于调峰或电厂冷端系统的制冷,以提高发电机组的运行效率,降低煤耗,减少排放。
2、用于大型空调系统和电厂冷端系统的制冷
在大型空调系统中用作制冷机使用。它是利用从建筑物(或机房)中交换出来并被排入大气的废热做为能源,利用太阳热能或低谷时的网电作为补充能源,使空气液化,用液化空气作为冷却液进行制冷,以达到节能之目的,并起到移峰填谷的作用;应用在数据中心,可使PUE值小于1.0得以实现,是第四代数据中心所必需的设备。同时,由于用液态空气取代了化学制冷剂(如氟利昂),可减少温室气体的排放,是大型空调理想的升级换代产品。
在电厂可作为空冷岛使用,以替代湿冷机组的冷却水。它是利用从汽轮机冷凝器中交换出来并被排入大气的废热和从烟囱排入大气的烟气余热为能源,采用太阳热能或负荷低谷时电厂自发的电作为补充能源,制取液态空气,用液态空气为介质,对汽轮机排汽进行冷却的, 其工作过程为:液态空气将冷凝器中汽轮机排汽冷却为要求温度的水,同时被汽化为气体,经锅炉烟道(在空气预热器之后)吸热进一步膨胀后,驱动空气发电机组发电,所发之电用于制取液态空气。其实质是一种以电厂的余废热为能源、以液态空气为冷却剂的空气冷却器,可大幅度提高电厂的能源利用率、有效降低煤耗、节约大量的水资源,也可解决现有空冷机组夏季无法正常运行的问题,是电厂节能减排的优选设备。
3、用于电力需求侧管理
在电力需求侧管理中主要用于“移峰填谷”,用电高峰时段将其释放,用于制冷、供热和发电,同时还可产生纯净水,从而实现电网移峰填谷、节能减排、能源资源综合利用等功能,提高现有电源和电网设备的利用率以及电网运行的经济性,减少新建电厂及其引起的环境污染,同时终端用户可使用低谷电,节约用电成本,提高经营效益。
4、其他应用
采用本装置,可大幅度降低制取淡水和各种气体的成本,二氧化碳和二氧化硫的捕获也将更简单和成本更低。本装置还可用在冶金、化工、炼焦、建材等领域的余废热利用,实现节能减排。
“液化空气二次采能蓄能发电装置”集国家发明专利、河北省科技成果、再生能源、清洁能源、节能减排、能源资源综合利用、储能、低碳、无污染、战略新兴产业、智能电网、微电网、能源互联网、国民经济发展中急需解决的产品、经济转型升级所需产品等一系列概念于一体,《“十二五”国家自主创新能力建设规划》已将“大规模储能”列为战略性新兴产业创新能力建设重点项目,是国家重点支持和发展的产业和产品,也是企业上市融资(或增发再融资)、提高竞争力、实现永续发展不可多得的优秀题材。将为实现“天蓝、地绿、水清”的美好愿望做出重要贡献。