北京普瑞雪能源科技有限公司
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項目概述:
等溫壓縮空氣儲能發電系統項目計劃書
該技術獲得美國風險投資公司RockportCapital(在加州門洛帕克和波士頓設有辦事處)、PolarisVenturePartners(波士頓和西雅圖)、CadentEnergyPartners(康涅狄格州斯坦福和休斯頓)和通用電氣子公司GEEnergyFinancialServices進行的股權投資。
儲能技術主要分為儲電與儲熱,本項目為儲電。技術的意思在此不必贅言,項目本身并不節能,儲電的來源可以市電也可以是新能源如風力發電和太陽能發電等,電源質量沒有要求,但放電可以符合電網的要求,這也為風光等新能源進入電網掃除了技術障礙。它的好處主要是移峰填谷意義重大,在發電廠角度能使發電更平順和利用低峰發電能力,充分發揮發電機組作用,可以做到大幅度節能。
目前儲能方式主要分為三類:機械儲能、電磁儲能、電化學儲能。
儲能技術主要分為物理儲能(如抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等)、化學儲能(如鉛酸電池、氧化還原液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池)和電磁儲能(如超導電磁儲能、超級電容器儲能等)三大類。根據各種儲能技術的特點,飛輪儲能、超導電磁儲能和超級電容器儲能適合于需要提供短時較大的脈沖功率場合,如應對電壓暫降和瞬時停電、提高用戶的用電質量,抑制電力系統低頻振蕩、提高系統穩定性等,不適用于日常用電;而抽水儲能、壓縮空氣儲能和電化學電池儲能適合于系統調峰、大型應急電源、可再生能源并入等大規模、大容量的應用場合。抽水儲能受地理條件限制、資源限制和規模限制,同樣不適于日常用電;電化學電池儲能主要問題在于雖然單位儲能大,但不環保、使用期內電池性能衰變、整體成本高、技術并不成熟,難于大規模推廣應用,中國電力科學研究院的2011年,國家風光儲輸示范工程(一期)實際運行效果已說明問題;而傳統壓縮空氣儲能需要耗費大量額外能源,本身能源轉換效率不能大幅提高,僅在1978年德國和1991年美國大規模單項應用過,不見國際上再有應用。
目前最成熟的大規模儲能方式是抽水蓄能,它需要配建上、下游兩個水庫。在負荷低谷時段抽水蓄能設備處于電動機工作狀態,將下游水庫的水抽到上游水庫保存,在負荷高峰時設備處于發電機工作狀態,利用儲存在上游水庫中的水發電。其能量轉換效率在70%到75%左右。但由于受建站選址要求高、建設周期長和動態調節響應速度慢等因素的影響,抽水儲能技術的大規模推廣應用受到一定程度的限制。目前全球抽水儲能電站總裝機容量9000萬千瓦,約占全球發電裝機容量的3%。
壓縮空氣儲能是另一種能實現大規模工業應用的儲能方式。利用這種儲能方式,在電網負荷低谷期將富余電能用于驅動空氣壓縮機,將空氣高壓密封在山洞、報廢礦井和過期油氣井中;在電網負荷高峰期釋放壓縮空氣推動燃汽輪機發電。由于具有效率高、壽命長、響應速度快等特點,且能源轉化效率較高(約為75%左右),因而壓縮空氣儲能是具有發展潛力的儲能技術之一。但受地理條件限制。
機械儲能包括:抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能。
1、抽水儲能
抽水儲能是在電力負荷低谷期將水從下池水庫抽到上池水庫,將電能轉化成重力勢能儲存起來,在電網負荷高峰期釋放上池水庫中的水發電。抽水儲能的釋放時間可以從幾個小時到幾天,綜合效率在70%~85%之間,主要用于電力系統的調峰填谷、調頻、調相、緊急事故備用等。抽水蓄能電站的建設受地形制約,當電站距離用電區域較遠時輸電損耗較大。
2、壓縮空氣儲能
壓縮空氣技術在電網負荷低谷期將電能用于壓縮空氣,將空氣高壓密封在報廢礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中,在電網負荷高峰期釋放壓縮的空氣推動汽輪機發電。壓縮空氣主要用于電力調峰和系統備用,壓縮空氣儲能電站的建設受地形制約,對地質結構有特殊要求。
3、飛輪儲能
飛輪蓄能利用電動機帶動飛輪高速旋轉,將電能轉化成機械能儲存起來,在需要時飛輪帶動發電機發電。飛輪系統運行于真空度較高的環境中,其特點是沒有摩擦損耗、風阻小、壽命長、對環境沒有影響,幾乎不需要維護,適用于電網調頻和電能質量保障。飛輪蓄能的缺點是能量密度比較低。保證系統安全性方面的費用很高,在小型場合還無法體現其優勢,目前主要應用于為蓄電池系統作補充。
本公司產品介紹:
(一)項目介紹
等溫壓縮空氣儲能系統是目前國際最先進的空氣儲能技術,獲得了美國能源部唯一資金支持,他已經不同于國際率先進行的僅兩項的德國、美國壓縮空氣儲能系統項目,在壓縮和釋放時已經不需要額外的能源,所以得以大幅提高能源轉換效率,達到55%。我公司在國內率先與技術方密切接觸和國內可能用戶的初步調研,我們唯一擁有優先使用權機會。
(二)解決方案
等溫壓縮空氣儲能系統是利用新能源(如風能、太陽能)、傳統電能在實施峰谷平的省份用電大戶企業創造利益的系統。等溫壓縮空氣儲能系統雖然先進,但在沒有設備國產化前是沒有市場的,我公司的方案是:1、必要設備的國產化;2、簽署技術國內排他性的技術使用合同;3、立即著手先期開發的投入。
(三)產品用戶群
凡是在實施峰谷平的省份里傳統用電大戶企業,如湖北省,大型用電企業按目前電價水平、電能轉換后電價利差達到0.8元/千瓦時。
(四)核心競爭力
1、最先進的、實用的、環保的儲能系統;2、國內最先涉足的企業。3、專利使用可以鎖定我們的市場。
(五)壓縮空氣儲能應用前景廣闊
每個省份最保守估計也在100億元。未來市場在電站、大型企業、新能源領域。估計這個產業規模能達到5000億~1萬億元。
壓縮空氣儲能系統大規模發展的主要技術障礙在于兩方面:需要大型儲氣裝置和依賴燃燒化石燃料。為解決這兩個問題,先后出現了帶蓄熱的壓縮空氣儲能系統、微小型壓縮空氣儲能系統、液化空氣儲能系統、超臨界壓縮空氣儲能系統、與可再生能源耦合的壓縮空氣儲能系統等。
這些系統同傳統系統相比,應用前景更廣闊,如可大大提高效率;使用更靈活,甚至可用于汽車動力;接納可再生能源,提供可再生能源在電網中的比例,甚至還能利用工業余熱等。
帶儲熱的壓縮空氣儲能系統又被稱為先進絕熱壓縮空氣儲能系統。系統中空氣的壓縮過程接近絕熱過程,存在大量的壓縮熱。比如,在理想狀態下,壓縮空氣為100bar時,能夠產生650°C的高溫。該壓縮熱能被存儲在儲熱裝置中,并在釋能過程中加熱壓縮空氣,驅動透平做功。相比于燃燒燃料的傳統壓縮空氣儲能系統,該系統的儲能效率大大提高,理論上可達到70%以上;同時,由于用壓縮熱代替燃料燃燒,系統去除了燃燒室,實現了零排放的要求。該系統的主要缺點是,初期投資成本將增加20%~30%。
小型壓縮空氣儲能系統的規模一般在10MW級,它利用地上高壓容器儲存壓縮空氣,從而突破對儲氣洞穴的依賴,具有更大的靈活性。它更適合于城區的供能系統——分布式供能、小型電網等,用于電力需求側管理、無間斷電源等;同時也可以建于風電場等可再生能源系統附近,調節穩定可再生能源電力的供應等。
微型壓縮空氣儲能系統的規模一般在幾千瓦到幾十千瓦級,它也是利用地上高壓容器儲存壓縮空氣,主要用于特殊領域(比如控制、通訊、軍事領域)的備用電源、偏遠孤立地區的微小型電網、以及壓縮空氣汽車動力等。國外學者研發了一種車用壓縮空氣動力系統,車載儲氣罐300升,可以驅動一輛1噸的汽車以50公里/小時的速度行駛96公里,基本滿足日常市內交通的需要。
液化空氣和超臨界壓縮空氣儲能系統是最近才提出的新型壓縮空氣儲能系統。前者由中科院工程熱物理所聯合英國高瞻公司等單位共同開發研制,并獲得專利。由于液態空氣的密度遠大于氣態空氣的密度,該系統不需要大型儲氣室。但是,該系統的效率較低。為解決液態空氣儲能系統低效率問題,中科院工程熱物理所在2009年在國際上首次提出并自主研發了超臨界壓縮空氣儲能系統,該技術利用超臨界狀態下空氣的特殊性質,綜合了常規壓縮空氣儲能系統和液化空氣儲能系統優點。具有儲能規模大、效率高、投資成本低、能量密度高、不需要大儲存裝置、儲能周期不受限制、適用各種類型電站、運行安全和環境友好等優點,前景廣闊。目前1.5MW示范系統已開始建設。
壓縮空氣儲能和可再生能源耦合的系統可以將間歇式可再生能源“拼接”起來,穩定地輸出。帶儲熱的壓縮空氣儲能系統可以存儲太陽能熱能,在需要時加熱壓縮空氣,然后驅動透平發電。除太陽能熱能外,電力、化工、水泥等行業的余熱廢熱均可作為外來熱源,因此,帶儲熱的壓縮空氣儲能系統具有廣泛的應用前景。另外還可以耦合風力發電系統,在用電低谷,風電廠的多余電力壓縮并儲存壓縮空氣;在用電高峰,壓縮空氣燃燒并進入燃氣透平發電。采用壓縮空氣儲能—風能耦合的系統可將風電在電網中供電的比例提高至80%,遠高于傳統40%的上限。還可將生物質氣化為合成氣,替代天然氣應用到壓縮空氣系統中,降低壓縮空氣儲能系統對天然氣的依賴。
(六)盈利模式
每套設備初步估計在1000--1500萬元,滿負荷使用期限20年,用戶投資回收4-5倍,我公司的投資回報單次在50%以上。
(七)市場競爭
儲能技術有很多,如空氣儲能、電池儲能、飛輪儲能、水利儲能,但各有各的缺點和局限。電池儲能:不環保,性能逐次降低,壽命在1000次就不錯了,雖然單位儲能(按設備質量儲能的多少)大;飛輪儲能:只能瞬間放電,只適用特殊場所;水庫儲能:受地域和使用地域限制;傳統空氣儲能:同樣受到地域限制且效率不高。
(八)優勢
只要把握好關鍵設備的國產化就沒有問題(不需要全部國產化,大部分設備國內早已成熟,等同或替代使用即可)。
(九)財務分析
500萬用于先期國產化和市場開發,后期每套設備估計逐次投資共計1000萬。總投資在1—10億元(依據項目進展逐步投入)。
(十)自己做過什么
我公司或我本人從業30年,曾經涉足過機關、企業,曾從事外貿、水產、熟食品、音響、電力等行業。