更多关于抽水蓄能和CAES系统
抽水蓄能和压缩空气蓄能(CAES)系统是传统的大规模蓄能方法，正如《综合蓄能系统》(2012年11月)所指出的那样。围绕这些技术建造的储能工厂最初并没有考虑到可再生能源，而是满足了地区电力需求。未来，可再生能源整合很可能成为这些工厂的一部分。
抽水蓄能(PHS)需要两个不同海拔的水库。这就解释了自然地形的有限性，也解释了为什么很少新建核电站。尽管如此，全球仍有相当数量的核电站在运行。(在线参考2至CE2012年11月，“集成能源存储系统”。)
卢丁顿抽水蓄能电站(LPSP)是美国和世界上最大的PHS设施之一(参见2012年11月CE的“集成储能系统”主文章)。从2013年开始的为期6年的升级项目将延长电厂的使用寿命，并将峰值发电量从1872兆瓦增加到2172兆瓦。六台可逆涡轮机将以每年一台的速度被更高功率的新机器取代。LPSP自1973年开始运作。
潜在的未来工厂地点也在世界各地的丘陵地区和有悬崖的海岸线附近进行探索。创新也可能发挥作用。一个例子是基于使用沉箱结构在大片水域(海洋或湖泊)中创建“水库”。在非用电高峰期，由风力驱动的可逆涡轮发电机将水从水库抽到海洋(或湖泊)。在高电力需求期间，水将通过涡轮发电机回流到水库发电，并为下一个循环补充水库。
其他“新颖”的想法包括活塞-气缸和重力流设计，利用可再生能源产生势能，其中一些将被回收作为电力输出。从效率、成本、环境问题和容量的角度来看，这些非常规的储能方案面临着一条艰难的成功之路。相对于大规模能量存储所需的物理尺寸要求，可能是这些方法的最大障碍。
CAES的规模确实很重要
物理尺寸要求也会影响传统CAES技术。根据电力研究所(EPRI)的研究，尽管美国高达80%的地质条件适合CAES，但一座300兆瓦的发电厂需要2200万平方英尺(62.3万立方米)的存储空间。EPRI指出，这一数量相当于大约8小时的发电量。其他专家得出结论，美国可以容纳许多这种规模的CAES工厂。然而，成本和环境限制也适用于美国。
与此同时，研发继续提高CAES的效率和与空气压缩和膨胀过程相关的热量管理(见主要文章)。绝热过程和等温过程正在研究中。在前一种方法中，储存压缩热以供稍后在发电中再利用，使用熔盐或陶瓷材料的设计正在研究中。例如，德国RWE电力公司和通用电气(以及其他公司)正在开展一个名为Adele-Stassfurt的项目，以建立一个容量为360兆瓦时，输出功率为90兆瓦的绝热CAES示范工厂。
等温CAES技术(ICAES)的基础是在压缩和膨胀过程中保持储存的空气温度接近环境温度，从而最大限度地减少能量损失。ICAES将部署在地面上的储罐、热交换器、常规机械设备和过程控制系统中。模块化的ICAES系统可以安置在风力发电场附近，暂时储存多余的风能。在更未来的环境中，位于“气动制造中心”附近的ICAES工厂可能直接为气动马达、气缸和其他由适当控制装置调节的气动执行器提供动力。
目前ICAES系统的存储容量相对较小。据报道，SustainX公司正在建设一个1.5-2兆瓦输出范围的示范工厂，以验证该技术;计划于2013年年中启动。以前一个较小的示范工厂提供了有价值的设计和操作输入。根据其内部示范工厂的结果，SustainX认为现场试验之后会有更大的示范项目。在较长的时间框架内，商业ICAES工厂可以扩大到100兆瓦的输出。
www.sustainx.com
另一家公司General Compression正在开发一种不同的CAES系统，据说效率很高。这是一种“近等温”技术，但与传统CAES类似，它使用地下储层来储存压缩空气。该公司已与康菲石油公司合作，在德克萨斯州西部建造一座2兆瓦的示范工厂，将整合风能储存。据康菲公司介绍，这是德克萨斯州第一个允许的CAES项目，也是第一个重新利用碳氢化合物洞穴来储存压缩空气的项目。
CAES挫折:不合适的地点
这对CAES的发展并不都是积极的。2011年7月，在爱荷华州得梅因附近建造一座270兆瓦压缩空气储能设施的雄心勃勃的计划被取消，因为渗透性测试发现，位于地下约3000英尺的水库不适合“设想的项目规模”。渗透率是空气通过岩层孔隙的一种度量。早先对该地区其他含水层的评价没有显示出类似的情况。
爱荷华州储能公园(ISEP)是爱荷华州当地市政公用事业公司于2003年发起的一项前瞻性倡议。ISEP的目标是在非高峰需求期间利用风能(或电网上可用的其他资源)向水库“充电”压缩空气。然后，在需求高峰时期，高压空气将与天然气混合，并在燃烧涡轮机中燃烧发电。ISEP计划于2015年开放。
鉴于该地区的各种风力发电场与强大的电网连接，能源公园的位置是理想的。考虑到爱荷华州拥有仅次于德克萨斯州的美国第二大风电装机容量，ISEP项目的终止尤其具有讽刺意味。
桑迪亚国家实验室和爱荷华州项目团队于2012年1月发布了一份关于ISEP的“经验教训”报告，其中包括该计划的积极方面以及未来在另一个地方开展项目的前景。其中一个教训是，一个约300兆瓦的大型储能项目在中西部地区电网中具有成本效益，并且与同等规模的天然气发电厂相比具有成本竞争力。
www.isepa.com
- Frank J. Bartos，体育博士控制工程贡献内容专家。打电话给他。braunbart@sbcglobal.net．
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