韩国科学家设计了一种液体空气储能（LAES）技术，据报道该技术克服了 LAES 系统的主要限制——往返效率相对较低。该新型系统在能量释放过程中使用天然气作为外部燃料产生热能，从而增加功率输出，从而提高效率。
韩国东国大学的研究人员精心设计出一种独立式液体空气储能（LAES）系统。据相关报道，相较于传统的 LAES 系统，该新型系统在能源效率与经济绩效方面均取得了极为显著的提升。
此项研究的主要作者 Jinwoo Park 在接受《光伏杂志》采访时提到：“LAES 系统因其高能量密度以及不受地理条件限制的特性，在储能领域引发了广泛关注。然而，与抽水蓄能（PHS）和压缩空气储能（CAES）等其他储能系统相比，这类系统存在一个主要缺陷，即其往返效率相对较低。”
Park 进一步表示，尽管此前已有诸多研究尝试通过集成外部热系统或采用外部燃料的方式来提高 LAES 系统的往返效率，但依然面临着一些关键挑战。
“首先，LAES 系统与外部热力系统的集成往往需要依托相邻的火力发电厂或工业设施，” 他补充解释道，“这一需求在很大程度上限制了 LAES 系统原本所具备的独立安装与操作优势。其次，虽然与高温和低温热系统的集成对于最大化 LAES 系统的效率起着至关重要的作用，但这可能会削弱将热量重新应用于其他领域的能力，因为这些系统通常依赖废热来提升效率。最后，使用外部燃料虽可提高 LAES 系统的效率，却会产生二氧化碳排放问题。众多研究都忽视了与之相关的排放情况，而这极有可能引发环境问题，并对可持续能源系统的发展构成重大阻碍。”
在发表于《应用能源》杂志的论文《用于清洁能源供应的含氧燃料燃烧的液态空气储能系统：电力、加热、冷却和碳捕获的综合能源解决方案》中，Park 及其同事阐述道，他们所提出的系统在能量释放过程中显著提升了效率，其原理是借助天然气作为外部燃料产生热能，从而增大功率输出。该系统采用富氧燃烧法来产生热能，利用低温空气分离装置（ASU）将部分储存的液态空气分离为氮气和氧气，随后将分离出的氧气作为燃烧反应中的氧化剂。此外，通过出售产生的氮气作为副产品还能够获取一定的经济效益。
“对富氧燃烧过程中产生的烟气进行除湿处理，以便更有效地捕获二氧化碳，”Park 说道，“同时，将空气压缩过程中产生的热量存储于热流体里，随后借助吸收式制冷循环（ARC）用于直接供热与制冷。”
研究团队针对该系统展开了能源与经济分析，并将其性能与设计容量均为 100MW 的传统 LAES 系统进行了对比。在放电模式下，传统系统的发电量为 51.41MW，而所提出的系统发电量可达 118.19MW，较传统系统提升了 129.9%。此外，该系统还能够提供 38.64MW 的供热功率以及 81.07MW 的制冷功率。尽管此系统的火用效率比传统系统低 1.32%，但据报道，这种降低可由其往返效率大幅提高（高出 56.7%）所弥补。
Park 表示：“所提出系统的整体性能相当卓越，主要得益于其功率输出的增加以及往返效率的提升。这些改进充分彰显了该系统在更高效的能量存储与利用方面的潜力，使其成为满足未来能源需求的极具前景的解决方案。”
研究团队还发现，传统系统的总成本高达 5.5365 亿美元，而能源销售总额仅为 2.4508 亿美元，呈现出成本负平衡的状况。此外，其净现值（NPV）为负 2.5834 亿美元，这表明该系统在经济上并不可行。科学家们指出，这主要是由于系统效率低下，因输出功率相对于消耗功率不足，致使运营成本超出销售额。相比之下，所提出系统的总成本为 8.322 亿美元，总销售额却达到 17.0838 亿美元，成功实现了成本正平衡。
Park 补充道：“所提出系统的经济可行性表现为净现值 6.3651 亿美元，内部收益率（IRR）为 25.67%。与传统系统相比，所提出系统的总成本增加了 47.58%。具体而言，由于涡轮机功率输出增强、热交换系统改造以提升效率以及额外设备的安装等因素，资本成本大幅增加了 71.55%。因额外使用天然气作为外部燃料，运营成本也增加了 37.01%。尽管成本有所上升，但得益于系统效率的显著提高，售电收入增长了一倍有余。此外，氮气销售以及制冷和供暖供应所带来的额外收入贡献了高达 597.07% 的总销售额增长。”
研究团队表示，这种新颖的系统切实有效地解决了先前研究中发现的诸多局限性，例如在集成其他热系统和使用外部燃料方面所面临的挑战。具体来说，它突破了现有热集成方法依赖特定火力发电厂或工业设施的局限，并成功解决了与外部燃料使用相关的二氧化碳排放问题。
Park 坚定地表示：“总而言之，所提出的 LAES 系统代表了未来可持续能源供应领域一项极具潜力的技术，有望为开发实现碳中和社会的高效能源系统提供极具价值的思路与见解。
参考消息来源： pv-magazine 版权及免责声明：本公众号注明“原创”的文章，其他媒体可以转载，但转载时必须保持内容的完整性，且务必注明来源。本公众号所发表转载内容均会标明出处，其中部分素材来源于网络，转载内容只用于信息传播，仅供参考，不作为商业用途；转载内容的真实性、准确性和合法性由原作者负责；如有侵权，请联系删除
