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含水層壓縮空氣儲(chǔ)能在理論上是可行的，在技術(shù)上是可實(shí)現(xiàn)的和可借鑒的，在經(jīng)濟(jì)和推廣上是可進(jìn)行商業(yè)化的。其是指利用分布式清潔能源（如風(fēng)能、太陽能等）產(chǎn)生的多余電量使空氣以高壓的狀態(tài)儲(chǔ)存在地下含水層孔隙介質(zhì)中，在需要供電時(shí)，重新抽采高壓空氣進(jìn)行發(fā)電，其系統(tǒng)模型如圖 1
1）初始?xì)饽医ㄔ爝^程： 為向選定的目標(biāo)含水層介質(zhì)中注入一定量的緩沖氣體（空氣，氮?dú)?，CO2等），緩沖氣體注入含水層后會(huì)形成一個(gè)大的初始?xì)饽遥瑲饽业淖饔弥饕菫楹罄m(xù)工作氣體提供壓力支持和防止水涌發(fā)生；根據(jù)美國Iowa計(jì)劃的前期調(diào)查報(bào)告，初始階段注入含水層中的緩沖氣體量應(yīng)該為循環(huán)過程中空氣量的10-100倍。 2）儲(chǔ)能釋能階段： 為根據(jù)儲(chǔ)能規(guī)模和調(diào)峰工作制度通過工作井向選定含水層中循環(huán)注入-儲(chǔ)存-抽出壓縮空氣，工作氣體的循環(huán)周期一般為日循環(huán)或者周循環(huán)。
在工程實(shí)踐方面，1980年開始，美國能源部在美國伊利諾伊州的匹茲菲爾德開展了向某含水層注入和抽提空氣的試驗(yàn)，結(jié)果表明空氣注入到含水層中可以以一定規(guī)模進(jìn)行能量的儲(chǔ)存，井的設(shè)計(jì)對于提高能效非常重要。2006年，美國能源部計(jì)劃在Iowa背斜系統(tǒng)的含水層建立270MW規(guī)模的壓縮空氣地質(zhì)儲(chǔ)能電站，但由于目標(biāo)含水層滲透性的問題，暫時(shí)停止了該項(xiàng)目。2013年，美國太平洋西北實(shí)驗(yàn)室的研究人員評價(jià)了太平洋西北地區(qū)進(jìn)行含水層壓縮空氣儲(chǔ)能的可能性。此外，美國也在進(jìn)一步實(shí)施利用地下孔隙介質(zhì)的PG&E 300MW和Nebraska 100-300MW的壓縮空氣儲(chǔ)能示范計(jì)劃。
含水層壓縮空氣儲(chǔ)能適宜性評估技術(shù)
含水層壓縮空氣儲(chǔ)能地下全過程模擬技術(shù)
地下儲(chǔ)氣空間改良技術(shù)
先進(jìn)耦合儲(chǔ)能優(yōu)化技術(shù)
習(xí)總書記多次強(qiáng)調(diào)中國力爭在2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。
公開數(shù)據(jù)顯示2020年下半年至今已經(jīng)有36個(gè)一體化項(xiàng)目簽約落地，規(guī)劃總規(guī)模近85GW，投資總額超過3700億，包括風(fēng)光水火儲(chǔ)、風(fēng)光儲(chǔ)等。因此大規(guī)模儲(chǔ)能的發(fā)展?jié)摿褪袌隹臻g在我國十分巨大。
近日出臺(tái)的我國“十四五”規(guī)劃綱要全文中著重強(qiáng)調(diào)了大力提升風(fēng)電、光伏發(fā)電規(guī)模，提升清潔能源的消納和儲(chǔ)存能力。
壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)儲(chǔ)能規(guī)模的關(guān)鍵在于儲(chǔ)氣庫的選擇，利用地下空間進(jìn)行儲(chǔ)能的壓縮空氣地質(zhì)儲(chǔ)能系統(tǒng)工作時(shí)間長，可以持續(xù)工作數(shù)小時(shí)，甚至可實(shí)現(xiàn)電能跨季度存儲(chǔ)。目前，地下儲(chǔ)氣庫的選擇主要有地下鹽穴、含水層和廢棄礦洞。
截至 2020 年底，已有18 個(gè)省市出臺(tái)了鼓勵(lì)或要求新能源配儲(chǔ)能的有關(guān)文件，配置儲(chǔ)能的比例從 5%到 20%不等。
抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能（CAES）是國際上比較認(rèn)可的儲(chǔ)能技術(shù)。相比抽水蓄能來說，壓縮空氣儲(chǔ)能具有投資少、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、占地面積小、環(huán)境影響小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)行方式靈活、能效高等有利特點(diǎn)。
風(fēng)能、太陽能等該類新能源發(fā)電具有間歇性和隨機(jī)性，電力系統(tǒng)調(diào)峰能力不足，調(diào)度運(yùn)行和調(diào)峰成本補(bǔ)償機(jī)制不健全。
德國的Huntorf（290MW，圖2）和美國的McIntosh（110MW，圖3）兩個(gè)利用地下鹽穴的壓縮空氣儲(chǔ)能電站已經(jīng)商業(yè)運(yùn)行了幾十年，其是在風(fēng)力發(fā)電廠的基礎(chǔ)上接入儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備，能夠很好的根據(jù)實(shí)際電量峰值需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
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