압축 공기 에너지 저장 (CAES) 은 전기망이 저부하일 때 공기를 압축하는 데 전기를 사용하고, 폐광산, 침몰 해저 저장고, 동굴, 유통기한이 지난 기름가스 우물 또는 신설 저장정에서 고압 보관 공기를 방출하고, 전기망의 최고부하기에 압축 공기를 방출하여 터빈 발전을 촉진하는 에너지 저장 방식을 말한다.

1949 년 StalLaval 이 압축 공기에너지 저장을 제안한 이후 국내외 학자들이 대량의 연구를 했다. 현재 세계에는 이미 두 개의 대형 전통 압축 공기 저장 발전소가 가동되고 있다. 1978 년, 첫 상업용 압축 공기 저장 장치가 헨토프에서 탄생했다. [1] 199 1 5 월, 두 번째 발전소는 미국 앨라배마 주 매킨토시에서 가동됐다.

현재 압축 공기 에너지 저장 시스템의 형태는 다양하다. 공질, 저장 매체, 열원에 따라 전통적인 압축 공기 저장 시스템 (화석연료 연소 필요), 재생 장치가 있는 압축 공기 저장 시스템, 액체 압축 에너지 저장 시스템으로 나눌 수 있다.

압축 공기 에너지 저장의 응용 전망은 더욱 광범위합니다. 예를 들어, 효율을 크게 높일 수 있습니다. 더 유연하게 사용할 수 있고, 자동차 동력에도 사용할 수 있습니다. 재생에너지를 받아들이고, 전기망에서 재생에너지의 비율을 제공하고, 심지어 공업의 여열을 이용하기도 한다.

압축 공기 에너지 저장 시스템의 대규모 발전에 대한 주요 기술 장애는 대형 가스 저장 장치에 대한 수요와 화석 연료 연소에 대한 의존이라는 두 가지 측면이다. 이 두 가지 문제를 해결하기 위해 재생식 압축 공기 저장 시스템, 마이크로 압축 공기 저장 시스템, 액화 공기 저장 시스템, 초 임계 압축 공기 저장 시스템, 재생 에너지를 결합하는 압축 공기 저장 시스템이 등장했습니다.

축열이 있는 압축 공기 저장 시스템은 고급 단열 압축 공기 저장 시스템이라고도 합니다. 시스템의 공기 압축 과정은 단열 과정에 가깝고 대량의 압축열이 있다. 예를 들어 압축 공기가 100bar 인 경우 이상적인 상태에서 650°C 의 고온을 생성할 수 있습니다. 압축된 열은 축열 장치에 저장되고, 압축 공기는 에너지 방출 과정에서 가열되어 터빈을 움직이게 한다. 전통적인 연소 연료의 압축 공기 에너지 저장 시스템에 비해 시스템의 에너지 저장 효율이 크게 향상되어 이론적으로 70% 이상에 이를 수 있다. 동시에 연료 연소 대신 압축열로 연소실을 취소함으로써 제로 배출 요구를 달성했다. 이 시스템의 주요 단점은 초기 투자 비용이 20 ~ 30% 증가한다는 것이다.

소형 압축 공기 에너지 저장 시스템의 크기는 일반적으로 10MW 입니다. 지면의 고압 컨테이너를 이용하여 압축 공기를 저장함으로써 가스 동굴에 대한 의존도를 돌파하고 유연성을 높인다. 도시 에너지 공급 시스템-분산 에너지 공급, 소형 전력망 등에 더 적합합니다. , 전력 수요 측면 관리, 무정전 전원 공급 장치 등에 사용됩니다. 풍력장 등 재생에너지 시스템 근처에 건설돼 재생에너지와 전력 공급을 조절하고 안정시킬 수 있다.

마이크로 압축 공기 저장 시스템의 규모는 일반적으로 몇 킬로와트에서 수십 킬로와트의 규모이다. 또한 지면의 고압 컨테이너를 이용하여 압축 공기를 저장하는데, 주로 제어, 통신, 군사 분야와 같은 특수 분야의 대기 전원 공급 장치, 외진 고립된 지역의 마이크로그리드, 압축 공기차 전원에 사용됩니다. 외국 학자들은 자동차 압축 공기동력 시스템, 300 리터의 가스통을 개발해 1 톤의 자동차를 시속 50km 로 96km 로 주행할 수 있어 일상적인 도시 교통의 요구를 거의 충족시킬 수 있다.

액화공기와 초임계 압축 공기 저장 시스템은 새로 제기된 압축 공기 저장 시스템이다. 전자는 중국과학원 공학열물리학연구소와 영국 고참 회사가 공동으로 개발하고 특허를 획득했다. 액체 공기의 밀도가 기체 공기의 밀도보다 훨씬 높기 때문에 이 시스템에는 큰 공기 저장실이 필요하지 않습니다. 그러나 시스템의 효율성은 낮습니다. 중국과학원 공학열물리학연구소는 2009 년 수공저장시스템의 비효율적인 문제를 해결하기 위해 국제상에서 처음으로 초임계 압축 공기에너지 저장 시스템을 자체 개발했다. 이 기술은 초임계 상태의 공기의 특수한 성질을 이용하여 기존의 압축 공기 저장 시스템과 액화 공기 저장 시스템의 장점을 종합했다. 에너지 저장 규모, 효율성, 투자 비용 절감, 에너지 밀도 향상, 대형 에너지 저장 장치 불필요, 에너지 저장 주기 제한 없음, 다양한 유형의 발전소 적용, 운영 안전 환경 보호 등의 장점을 갖추고 있어 전망이 넓다.

압축 공기 에너지 저장과 재생 에너지의 결합 시스템은 간헐적인 재생 에너지를 "접합" 하고 출력을 안정시킬 수 있다. 저장열이 있는 압축 공기 에너지 저장 시스템은 태양 에너지를 저장하고, 필요한 경우 압축 공기를 가열한 다음 터빈 발전을 구동할 수 있다. 태양열을 제외하고 전기, 화공, 시멘트 등의 업종의 여열은 모두 외부 열원으로 사용될 수 있다. 따라서 축열이 있는 압축 공기 저장 시스템은 광범위한 응용 전망을 가지고 있다. 또한 풍력 발전 시스템과 결합 될 수 있습니다. 저전력 소비 시 풍력 발전소의 나머지 전력은 압축 공기를 압축하고 저장합니다. 전기 피크를 사용할 때 압축 공기가 연소되어 가스 터빈에 들어가 전기를 생산한다. 압축 공기 에너지 저장-풍력 결합 시스템을 사용하면 전력망에서 풍력의 전력 비율을 80% 로 높여 기존 상한선의 40% 를 훨씬 넘을 수 있습니다. 바이오 매스는 또한 합성 가스로 가스화 될 수 있으며, 천연 가스 대신 압축 공기 시스템에 사용되어 압축 공기 에너지 저장 시스템의 천연 가스에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다.