储能介绍

含水层压缩空气系统模型图

含水层压缩空气储能在理论上是可行的，在技术上是可实现的和可借鉴的，在经济和推广上是可进行商业化的。其是指利用分布式清洁能源（如风能、太阳能等）产生的多余电量使空气以高压的状态储存在地下含水层孔隙介质中，在需要供电时，重新抽采高压空气进行发电，其系统模型如图 1。

含水层压缩空气储能地下过程图

1）初始气囊建造过程： 为向选定的目标含水层介质中注入一定量的缓冲气体（空气，氮气，CO2等），缓冲气体注入含水层后会形成一个大的初始气囊，气囊的作用主要是为后续工作气体提供压力支持和防止水涌发生；根据美国Iowa计划的前期调查报告，初始阶段注入含水层中的缓冲气体量应该为循环过程中空气量的10-100倍。 2）储能释能阶段： 为根据储能规模和调峰工作制度通过工作井向选定含水层中循环注入-储存-抽出压缩空气，工作气体的循环周期一般为日循环或者周循环。

Pittsfield实际注入场地地质结构图

在工程实践方面，1980年开始，美国能源部在美国伊利诺伊州的匹兹菲尔德开展了向某含水层注入和抽提空气的试验，结果表明空气注入到含水层中可以以一定规模进行能量的储存，井的设计对于提高能效非常重要。2006年，美国能源部计划在Iowa背斜系统的含水层建立270MW规模的压缩空气地质储能电站，但由于目标含水层渗透性的问题，暂时停止了该项目。2013年，美国太平洋西北实验室的研究人员评价了太平洋西北地区进行含水层压缩空气储能的可能性。此外，美国也在进一步实施利用地下孔隙介质的PG&E 300MW和Nebraska 100-300MW的压缩空气储能示范计划。