西安交通大学开展绝热压缩空气储能系统在中国的技术经济与环境综合评价分析
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技术领域：压缩空气储能系统经济性分析
开发单位：西安交通大学 李瑞雄
文章名称：Ruixiong Li, Haoran Zhang, Hao Chen, et al. Hybrid Techno-Economic and Environmental Assessment of Adiabatic Compressed Air Energy Storage System in China-Situation. Applied Thermal Engineering, 2021.
技术突破：提出混合动力生命周期优化框架，通过将生命周期分析与多目标优化相结合，对绝热压缩空气储能系统的技术经济和环境性能进行权衡。结果表明，基于中国2010年电力结构，充放电对二氧化碳排放、能源和水消耗的占据比例最大（超过90%），系统部件制造其次，特别是蓄热部件。
应用价值：为决策者实现改变燃煤电厂发电结构、降低燃煤电厂排放强度等目标提供指导。
绝热压缩空气储能系统（ACAES）主要由压缩机（Comp）、膨胀机（Tur）、储气罐（AST）、换热器（HE，间冷器和再热器）和蓄热罐（TES）组成，有必要通过建立一个集成的混合生命周期评估（LCA）模型，以系统地评估电力系统供电、主要部件的制造、施工和拆除等因素对ACAES系统造成的影响。
图1 系统评估的生命周期边界
来自西安交通大学的研究人员使用混合系统生命周期的优化（HLCO）模型（如图）开展了相关研究，其中，ACAES系统的热力学模型输出设备的运行参数，以及LCA模型和投资成本模型，从而分别计算总成本和环境排放量。所有的计算均在系统的设计条件下进行，结果表明，绝热压缩空气储能系统的投资成本越低，对整个生命周期的环境影响就越高。基于2010年的电力结构，充放电对二氧化碳排放，能源和水消耗的占据比例最大（超过90%）；系统部件制造其次，特别是蓄热部件（在制造阶段，其CO2排放占96.5%，水和能源消耗分别占86.7%和99%）。同时，应当考虑环境影响方面的区域差异，绝热压缩空气储能装置在其使用寿命期间对环境的影响与当地电网发电的高环境效益有关。
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文章信息
技术领域：压缩空气储能耦合系统
开发单位：德黑兰大学，S.M. Alirahmi；A.R. Razmi；A. Arabkoohsar.
文章名称：Seyed Mojtaba Alirahmi, Amir Reza Razmi, Ahmad Arabkoohsar. Comprehensive Assessment and Multi-Objective Optimization of a Green Concept Based on a Combination of Hydrogen and Compressed Air Energy Storage (CAES) Systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2021.
技术突破：提出一种新型高效、环保的压缩空气储能耦合能源系统，从热力学和经济学的角度进行精确分析后的结果表明，以洛杉矶历史数据为例，可减少3313吨/年的二氧化碳排放，从而减少约8万美元/年的环境成本，系统投资回收期小于4.6年。
应用价值：可实现零温室气体排放，同时有效并经济地解决可再生能源供应电网的间歇性和高峰时段电力短缺问题。
来自德黑兰大学的研究人员提出一种新型压缩空储能耦合系统，下图表明了该新型系统的组成及原理，该系统由太阳能驱动的布雷顿循环、循环蒸汽涡轮机（SRC）、压缩空气储能系统（CAES）、热电发电机（TEG）和质子交换膜（PEM）电解槽等5个主要单元组成，具备昼夜绿色发电的能力。充电过程，布雷顿循环提供电网所需的电力，剩余的电力被传输到CAES机组，以产生和储存压缩空气，供高峰时期使用；放电过程，储存的压缩空气被释放出来进行发电。
图2 新型混合系统的组成
该混合系统具有以下优势：一是CAES系统的零温室气体排放（通过利用太阳能热，用氢气代替甲烷作为燃烧室的燃料）；二是提供一种电网规模的混合发电/存储技术，有效经济地解决可再生电力供应电网的间歇性和高峰时段电力削减问题。研究人员从热力学、㶲经济学和环境角度对该系统进行了深入研究，并以美国洛杉矶为例，进行了多目标优化。结果表明，在多目标优化的最优解下，该系统㶲的往返效率为60.4%，总成本为117.5$/GJ。将该系统应用于具有真实历史数据的洛杉矶的案例发现：将减少3313吨/年的二氧化碳排放，从而减少了约8万美元/年的环境成本；此外，经济学分析表明，该系统的投资回收期小于4.6年。
