国内外液态空气储能系统最新研究进展

澳大利亚纽卡斯尔大学开展液态空气与热化学储能耦合系统研究

文章信息

技术领域：液态空气与热化学储能耦合系统

开发单位：澳大利亚纽卡斯尔大学 Behdad Moghtaderi

技术突破：提出并验证了一种新型的液态空气与热化学储能耦合系统（LAES-TCES），效率比单独的热化学储能系统高13.3%，储能密度是单独液态空气储能系统的近3.4倍，同时获得了该技术的经济性评估结果。

文章名称：Sike Wu, Behdad Moghtaderi, et al. Techno-economic analysis of an integrated liquid air and thermochemical energy storage system. Energy Conversion and Management, 2020.

应用价值：所提出的LAES-TCES系统能以更清洁、更高效、更具成本效益的方式实现其储能功能，研究结果表明应用该耦合系统可产生协同效应，综合性能优于相关的独立储能系统。

科研人员提出了一种新型的液态空气与热化学储能耦合系统，基于这两个子系统的协同效应，该集成的储能系统在许多方面都优于独立的液态空气储能和热化学储能技术，具有较高储能密度、较高储能效率、无地理限制和无环境污染等优势。更具体地，液态空气储能子系统确保了空气的最小存储体积和集成系统的高储能效率，而热化学储能子系统允许其具有高储能密度和高工作温度，而无需燃烧化石燃料。

为了评估该集成存储系统的性能，科研人员使用Aspen Plus进行了热力学和经济性分析。根据热力学分析结果，综合储能系统的储能效率和储能密度分别为47.4%和36.8 kWh/m3，该效率比单独的热化学储能系统高13.3%，储能密度是单独液态空气储能系统的近3.4倍。经济效益分析表明，储能电厂规模为60 MWe的综合系统的投资回收期约为10年，30年内的平准化电费为179–186美元/MWh。


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东南大学开展液态空气储能多联产系统技术与经济性分析

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技术领域：液态空气储能多联产系统

开发单位：东南大学，Xiaosong Zhang；伯明翰大学，Xiaohui She。

技术突破：提出了一种液态空气储能多联产系统，分析得到了其技术经济性，项目寿命为30年时，投资回收期较短（约5.7年），储蓄投资比高出基准LAES系统153%。

文章名称：Chen Wang, Xiaosong Zhang, Xiaohui She, et al. Techno-economic analyses of multi-functional liquid air energy storage for power generation, oxygen production and heating. Applied Energy, 2020.

应用价值：该系统为提高LAES系统的经济效益提供了一条可行的途径，从而促进LAES系统的广泛应用。

目前独立的液态空气储能（LAES）系统面临的一个挑战是经济效益有待提升，仅通过电价套利，其投资回收期约15年。为了解决这一问题，科研人员首次提出了一种多功能（多联产）的LAES系统，它不仅能产生峰值电能，还能提供纯氧和加热功能。该系统由空分装置（ASU）、氮气液化装置（NLU）和发电装置（PGU）组成。

东南大学和伯明翰大学的科研人员对该系统进行了热力学和经济性分析。结果表明，与基准LAES系统（NLU+PGU）相比，多功能LAES系统由于ASU的额外电力消耗，往返效率较低，约为0.39。但是，由于纯氧和加热的额外收益，它显示出更好的经济性能。在项目寿命为30年的情况下，多功能LAES系统（10 MW/80 MWh）的投资回收期较短，约为5.7年。此外，它的储蓄投资比为3.12，比基准的LAES系统高出约153%。对系统运行策略的研究表明，空分系统应全天运行。



图2 LAES多联产系统示意图