压缩空气储能系统分析及多目标优化

侯 磊，王子驰，李营超，王赛豪，张亚杰，张禹森

（1国网雄安新区供电公司，河北 保定071000；2平高集团有限公司，河南 平顶山467000）

随着能源环境问题的日益突出，风能、太阳能等可再生能源受到越来越多的重视[1]，但是可再生能源的波动性、随机性，以及现有电网的调峰能力不足等问题给可再生能源的发展带来了巨大的挑战[2]。储能的应用为可再生能源大规模并网问题的解决提供了一条新的思路[3]。与其他储能方式相比，压缩空气储能(CAES)具有储能规模大、投资成本较低、对环境影响小的优点，具有非常大的市场潜力。

CAES 作为一种过渡性系统，在电网电力负荷低谷期利用压缩机组吸收电网中的富裕电能，将电能转换为空气的势能储存起来，而在电网负荷高峰期，系统通过膨胀机组将储存的势能转换为电能提供给电网。目前世界上有两座商业运行的压缩空气储能电站，第一座是德国Huntorf电站，机组的压缩机功率为60 MW，透平的输出功率达到290 MW[4]。该系统将空气经过压缩冷却后存储在位于地下600 m的废弃矿洞中；第二座是美国的McIntosh电站，其地下洞穴储气时的压力为7.5 MPa。

一些学者[5]对压缩空气储能系统与其他循环耦合的复合系统进行了研究，但效率提高的幅度有限。Hossein 等[6]设计了分布式压缩空气储能系统，将压缩机靠近热负荷，通过热量的销售获得额外收入，并以加拿大伯塔省为例，进行了经济性分析。然而，同时考虑压缩空气储能系统热力学性能与经济学性能的研究较少。……