移峯填谷提效率 科技創新領風騷

---- 記李軍教授和他的“液化空氣二次採能蓄能發電”的科技與前景

儲能已是可再生能源、分佈式能源、智能電網、微網、電力需求側管理、電動汽車等產業發展必不可少的支撐技術。儲能有著廣闊的發展空間,市場規模巨大,商機無限。“液化空氣二次採能蓄能發電技術”的開創,使我國在此領域內科學技術創新上一枝獨秀。

​國家能源局十二五能源規劃指出“在地球環境汙染和能源形勢日趨嚴峻的今天,世界各國競相加大能源科技研發投入,著力突破節能、低碳、儲能、智能等關鍵技術,在可再生能源方面協調配套電網與風電開發建設,合理配套儲能設施,能源科技裝備水平方面重點突破大容量儲能技術”

新能源科技領軍人物李軍教授對現有儲能技術進行了深入細緻分析和對比,在此基礎上,他發明了“液化空氣二次採能蓄能發電裝置”。

李軍教授是石家莊信息工程職業學院計算機應用系教師、特聘教授、石家莊優秀科技工作者、河北省農業生態科技協會名譽會長、河北省清潔能源供暖協會專家組成員。2008年獲得《旋臂式大功率風力發動機》專利,本技術為國內外首創,該項目於2010年代表學院參加《首屆省會科技創新發明大賽》獲三等獎。其自控與管理系統列入2011年河北省科技計劃項目,已通過驗收與鑑定。

2013年獲得《液化空氣二次採能蓄能發電裝置》專利,該項目列入2011年河北省科技計劃項目,2013年通過驗收與鑑定。

“液化空氣二次採能蓄能發電裝置”科技成果屬國內領先

李軍教授介紹:“液化空氣二次採能蓄能發電裝置”獲國家發明專利(專利號:200910075053.9),是河北省科技廳立項的科研項目, 10kw的試驗機已通過河北省科技廳組織的驗收,並通過了河北省科學技術成果鑑定,成果水平為“國內領先”,可以開展商業化運作。本裝置屬於液化空氣蓄能發電系統,是一種以多種能源為動力,以空氣液化存儲為基礎、可進行二次能量採集的蓄能發電裝置。是一種大容量儲能技術,是除抽水蓄能之外,最好的蓄能方式,具有儲能容量大、時間長、工作狀態穩定、系統附加值高、應用範圍廣、建造成本低、整個工作過程中無二次汙染等優點。

它的工作(液化空氣二次採能儲能發電裝置)原理由包括風能、光伏能、海浪能和其他能量轉換成的機械能或電能為動力,驅動空氣壓縮液化設備將空氣液化,液化空氣存於液態空氣存儲設備實現蓄能,而後根據需要,液化空氣經二次熱能(空氣液化產生的熱、空氣熱、地熱、海洋熱、太陽熱、工業餘廢熱等)採集汽化膨脹後,驅動空氣發電設備發電,輸出優質電能。

“移峰填谷提高效率,技術高端應用廣範”

據瞭解:本裝置由於採用了二次熱能採集技術,可最大限度地補充空氣液化過程中損失掉的能量,使發電效率得到了大幅度提高,較好地解決了傳統意義上液態空氣儲能發電效率低的缺陷,其技術狀況與世界同步。

在蓄能發電的同時,輸出大量的冷能量和產生冷凝水,並可通過氣體分離設備分離出二氧化碳、二氧化硫和其他氣體。還具有儲能、製冷、供熱、製取淡水和提取各種氣體的功能,可廣泛應用於再生能源、分佈式能源、智能電網、微網、離網型發供電系統、餘廢熱綜合利用、電力用戶側管理、製冷、供熱、淡水和稀有氣體的製取、壓縮空氣(或氣油混合)動力汽車、國防軍事等方面。

技術層面,李教授經過反覆研究將其總結歸類

1、用於再生能源領域和常規電廠的儲能

應用於再生能源領域,是將再生能源儲存並轉換為優質電力,這樣既可解決再生能源 “併網難”的問題,實現電網對再生能源(風電、太陽能光伏)的自由調度,使“垃圾電”變成穩定的優質電源,又可解決 “棄風、棄光” 的資源浪費問題,提高了再生能源的綜合利用率;它應用將使以風能太陽能為代表的不穩定再生能源成為主力常規能源,風電、光伏等不穩定發電場站也將由“垃圾場站”變成為分佈式的“蓄能電站”,將大幅度提高電網的運行質量,也是能源互聯網所必需的“存儲器”。據Navigant Research預測,風能和太陽能併網的儲能系統安裝容量在2013年至2023年間將達到21.8GW。

應用在常規電廠,可將低谷時的電能儲存起來,用於調峰或電廠冷端系統的製冷,以提高發電機組的運行效率,降低煤耗,減少排放。

2、用於大型空調系統和電廠冷端系統的製冷

在大型空調系統中用作製冷機使用。它是利用從建築物(或機房)中交換出來並被排入大氣的廢熱做為能源,利用太陽熱能或低谷時的網電作為補充能源,使空氣液化,用液化空氣作為冷卻液進行製冷,以達到節能之目的,並起到移峰填谷的作用;應用在數據中心,可使PUE值小於1.0得以實現,是第四代數據中心所必需的設備。同時,由於用液態空氣取代了化學制冷劑(如氟利昂),可減少溫室氣體的排放,是大型空調理想的升級換代產品。

在電廠可作為空冷島使用,以替代溼冷機組的冷卻水。它是利用從汽輪機冷凝器中交換出來並被排入大氣的廢熱和從煙囪排入大氣的煙氣餘熱為能源,採用太陽熱能或負荷低谷時電廠自發的電作為補充能源,製取液態空氣,用液態空氣為介質,對汽輪機排汽進行冷卻的, 其工作過程為:液態空氣將冷凝器中汽輪機排汽冷卻為要求溫度的水,同時被汽化為氣體,經鍋爐煙道(在空氣預熱器之後)吸熱進一步膨脹後,驅動空氣發電機組發電,所發之電用於製取液態空氣。其實質是一種以電廠的餘廢熱為能源、以液態空氣為冷卻劑的空氣冷卻器,可大幅度提高電廠的能源利用率、有效降低煤耗、節約大量的水資源,也可解決現有空冷機組夏季無法正常運行的問題,是電廠節能減排的優選設備。

3、用於電力需求側管理

在電力需求側管理中主要用於“移峰填谷”,用電高峰時段將其釋放,用於製冷、供熱和發電,同時還可產生純淨水,從而實現電網移峰填谷、節能減排、能源資源綜合利用等功能,提高現有電源和電網設備的利用率以及電網運行的經濟性,減少新建電廠及其引起的環境汙染,同時終端用戶可使用低谷電,節約用電成本,提高經營效益。

4、其他應用

採用本裝置,可大幅度降低製取淡水和各種氣體的成本,二氧化碳和二氧化硫的捕獲也將更簡單和成本更低。本裝置還可用在冶金、化工、煉焦、建材等領域的餘廢熱利用,實現節能減排。

“液化空氣二次採能蓄能發電裝置”集國家發明專利、河北省科技成果、再生能源、清潔能源、節能減排、能源資源綜合利用、儲能、低碳、無汙染、戰略新興產業、智能電網、微電網、能源互聯網、國民經濟發展中急需解決的產品、經濟轉型升級所需產品等一系列概念於一體,《“十二五”國家自主創新能力建設規劃》已將“大規模儲能”列為

戰略性新興產業創新能力建設重點項目,是國家重點支持和發展的產業和產品,也是企業上市融資(或增發再融資)、提高競爭力、實現永續發展不可多得的優秀題材。將為實現“天藍、地綠、水清”的美好願望做出重要貢獻。


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