中国储能网讯：3.3.6成本估算

由于全球各地尚未建造大型A-CAES系统，因此必须从报告和学术文献获得参考。然而，这些来源中有许多提供了D-CAES系统的估计值，或者没有具体说明该系统是非绝热的还是绝热的。这给CAES的真实成本与报告成本带来了不确定性。

尽管如此，可以开发出高、中、低成本的估算值，并与报告的数字进行比较。例如，天然气发电厂和热储能系统的成本信息可用于分别估算CAES系统电力和能源容量的参考成本。由于CAES系统的地上部件（如压缩机、膨胀机和热交换器）技术成熟，它们的成本可以给定的工厂进行估计。可以使用来自聚光太阳能应用的数据以一定的准确度估算低温和中温蓄热的成本。高温储存（℃以上）的成本更不确定。大部分剩余的不确定性CAES成本来自空气储能成本的不确定性。

使用消费者价格指数，根据指定年份至年的通货膨胀调整成本。如果没有指定年份，则使用发布日期。此外，一些消息来源假设往返效率高于实践中可能实现的效率，并且没有将往返效率分解为充电效率和放电效率。根据研究团队的计算，充电和放电效率具有相似的值。因此，作为简单的近似值，报告的往返效率的平方根用于近似充电和放电效率。为了标准化成本估算，将引用的能源成本乘以近似放电效率与模拟的放电效率的比率。报告的效率高于研究团队的估计，这种方法会增加能源成本。同样，将电力成本乘以模拟报告的往返效率与往返效率的比率。在对通货膨胀和效率进行调整之后，研究团队对六项估算值进行平均，以得出年电力和能源成本的单一估算值。

研究团队通过应用来自提供近期和年成本估算的参考文献中的成本降低假设，使用对年成本的估计来预测到年的成本。由于没有建造A-CAES项目，在这里产生了额外的不确定性。根据对文献的回顾，假设在高成本、中成本和低成本情景下，从年到年，电力成本可能分别下降0%、8%和24%。作为背景，美国国家可再生能源实验室发布的年度技术基准(ATB)预测，天然气发电厂的投资成本将在年至年间下降14%。尽管这份报告没有解释这些假设的基础，但设计和涡轮机械和其他燃气轮机部件的制造改进通常也适用于CAES系统。同样使用文献中的值作为假设的基础，即在年至年期间，高、中和低成本情景的能源成本可能分别下降0%、11%和50%。研究团队的低能源成本情景反映了改进选址和开发空气储存设施的潜力，以及热储能成本的下降。表3.4总结了研究团队对年和年成本和效率值的估计。

表3.4年到年A-CAES的成本假设

鉴于成本数据有限，没有估算A-CAES系统的放电和能量组件的固定和可变运维成本。这是将A-CAES排除在容量扩展建模分析之外的原因之一。但是，可以将A-CAES成本与其他建模储能选项的成本进行比较，以推断该技术的潜在作用。在电力与能源的资本成本方面，如果A-CAES能够实现类似的低能源成本，则它可以作为长时储能的选项。否则，A-CAES在长时储能或短时储能方面将没有竞争力。

3.3.7CAES技术改进的潜力

本节简要介绍一些可用于改进CAES的技术概念、性能或成本。本次讨论主要集中在可能相关的概念上，可以确定合适的地下储存地点的情况。只有液态空气储能才有意义地解决了地上空气储存的问题。研究团队讨论了可应用于D-CAES和A-CAES系统的两个概念；然后讨论液态空气储能和关于绝热或绝热系统特有的其他概念。

（1）涡轮机

如图3.7所示，在排放期间将空气节流到第一台涡轮机的输入压力的要求显著降低了CAES系统的排放效率。这种效率损失可以通过可变压力节流阀来减少。在排放过程中，节流阀依次将空气调节到两个压力水平，并且两个涡轮机都可以保持在恒定的运行条件下。在排放过程开始时，压缩空气被节流以匹配高压涡轮进口；然后它串联通过两个涡轮机。当洞穴压力低于第一个涡轮入口所需的压力时，压缩空气绕过第一个涡轮并被节流，以匹配第二台涡轮的入口压力。通过节流阀减少有效功损失，提高了系统的排放效率。

（2）燃气轮机的再利用

已经提出的一种削减成本的方法是重新使用计划关闭的天然气发电厂的燃气轮机以降低CAES充电和放电电力的成本。

然而，CAES系统仍然需要其他组件来执行诸如热交换、蓄热和空气储存等功能。而要重新使用现有的燃气轮机，需要进行重大修改。这些单元包含集成的压缩机和涡轮机。而在膨胀的过程中产生的一部分动力驱动压缩机，而其余的动力用于发电。这种操作模式需要同时进行压缩和膨胀。然而，对于CAES系统操作，压缩（充电）和膨胀（放电）步骤必须分离。处理这种设计差异的一种方法是通过向燃气轮机单元添加离合器机构来分离压缩机和膨胀机。另一种方法是使用一半的气体通过从压缩机中移除叶片，并添加旁路以仅使用膨胀机，反之亦然。通过这种修改，需要两个燃气轮机来构建压缩机和膨胀机。

另一个考虑因素是燃气轮机设计为在特定压力下运行比率和最大压力限制内，因此它们只能用于低压的压缩和膨胀阶段。这种改造方法的另一个挑战是现有涡轮机的位置可能与地下空气储存可用的地点不一致。或者重新利用燃气轮机会产生成本。鉴于这些问题，重新利用退役的燃气轮机似乎不太可能是一个有吸引力的选择。

（3）液态空气储能(LAES)

液态空气储能(LAES)系统通过将空气压缩至液态进行储能，与A-CAES系统类似，但随后空气在其压力降至接近外部环境水平之前被冷却。而其减压过程可以将空气温度降温约为-℃，其中一些空气变成液体（空气是混合气体；它的主要成分是氮气，在-.8℃时液化）。而未变成液体的空气在环境压力下仍为冷气体，这种空气通过热交换器来冷却高压的环境温度的气体。为了发电，液态空气可以加热膨胀成为气体，然后通过一个或多个涡轮机使用的布雷顿循环技术发电。在任何一种方法中，压缩产生的热量都会被储存起来，以便在放电期间使用，就像A-CAES一样。在放电期间回收冷热能并将该能量用于下一个充电循环的能力是LAES系统独有的。

LAES系统的充电和放电功率容量可以独立调整大小，就像在CAES系统一样。

然而与CAES系统不同的是，LAES系统具有选址灵活性，因为所有组件都部署在地上。液态空气的能量密度估计约为95kWh/立方米，约为CAES能量密度的10～20倍。这显著减少了地上存储相关的挑战。LAES系统的储能容量随其低温罐和冷热储热器的大小而变化。使用汉普森-林德循环、克劳德循环或其他循环的气体液化技术是一种成熟的工艺，已用于工业气体供应、天然气液化和其他应用。与其他液化工艺相比，LAES系统的新颖之处在于循环利用热能，这是将往返效率提高约50%～60%的关键。在非LAES系统液化设施中，不可能从压缩和膨胀中回收热量，因为通常是对外排放的。与附近来源的废热集成可以进一步提高LAES系统的效率。

对于LAES系统，技术成熟度不是主要

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