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压缩空气储能

6月29日，美国压缩空气储能技术公司SustainX在其网站上发布消息，对外宣布又获
得两项美国专利。一项是通过它的恒温压缩空气储能系统收集废热重新发电，另一项是一套
能保持储能系统内外能量恒定传动的控制系统。这两项专利再次提高了该公司产品的技术性
能和应用范围，使之向市场化又迈进了一步。这家成立仅3年多的企业目前已经在压缩空气
储能方面取得了6项专利，解决了很多制约技术推广的关键问题。
据SustainX公司副总裁、联合创始人DaxKepshire介绍，若将SustainX新专利储能系统
配备到常规火电站，将使其兼具调峰电站的作用，并且比天然气调峰电站成本更低。
据悉，在常规发电站中，很大一部分热量并不足以产生蒸汽，被白白排放掉，由此造成
燃料中60%的能源浪费。针对这种现象，SustainX的这项专利技术能够将一部分废热重新转
化为电能，实现储能和废热发电的双重功效。有报道称，这是目前唯一一项可应用的收集低
品味热能发电的储能方式。
这项新专利改进了SustainX此前获得的恒温压缩空气储能技术专利。压缩空气储能的原
理是空气压缩时储能，膨胀时发电。SustainX恒温压缩空气储能技术从被压缩储存的空气中
带走热量，然后将热量供给膨胀的空气。此次的新专利是将热量来源扩展到其他渠道，如常
规发电站等。
当常规火电厂安装这套系统后，多余的电力将转化为能量以压缩空气的方式储存，使得
电厂的运行更为稳定、高效，从而减少排放和成本。当需要更大的电力输出时，如在用电高
峰期，SustainX系统就能够释放能量，同时收集低品位废热来提高发电量，从而实现削峰填
谷。
Kepshire表示，这项废热发电的专利为公司拓展了市场机遇，如今，它既可以应用于可
再生能源项目，也可以帮助化石燃料发电厂更绿色的运行。
另一项新专利是一个控制系统，可使SustainX系统的水压动力传动系统保持在恒定的动
力。此举可提高发电的经济效益，同时简化运行过程。
传统的压缩空气储能通常需要将压缩空气储存在地下溶洞中。而苛刻的地理条件就成为
限制其推广的主要因素。现代压缩空气储能技术的解决方法是用地面储气罐取代溶洞。
SustainX采用的也是这种方法。为了降低储气罐的尺寸和成本，SustainX使用活塞而非涡轮
机进行发电。活塞可以在更大的压力范围工作，并且由于空气可以压缩得更多，这种系统就
可以储存更多的能量。活塞的使用也为SustainX带来了更多创新的可能。
就在不久前，今年3月，SustainX刚刚获得了恒温压缩空气储能系统的专利。成为目前
国际上开展这项技术研究最领先的企业。据《技术评论》杂志介绍，在传统系统中，需要燃
料给冷的压缩空气加热使它膨胀，但另一方面压缩空气产生的热量又会散发到大气中。而
SustainX的恒温压缩空气专利技术大大降低了这种热损失。该技术采用喷水雾的办法吸收压
缩过程中产生的热量，以热水的形式被储存，在膨胀过程中回喷进入气缸。该专利技术通过
改变气缸内的温度、压力等条件，使得空气在整个过程中几乎保持恒温。
据公司联合创始人BenBollinger介绍，该系统使能效从54％提高到95％，最重要的是
不需要额外添加燃料。除了能大大降低运行成本，该方法使得很多油气资源不丰富的国家也
能使用该技术。
SustainX由Dartmouth学院和赛尔工程学院的工程师们于2007年创立。在创立初期就
获得了美国国家科学基金会小企业创新研究计划以及美国能源部储能计划的资金支持，后来
又得到GE金融服务部门和其他风险投资商的资金支持，总额接近2000万美元。此前还获
得了包括阶段性压缩与膨胀以及与热井或环境进行热交换的专利。
全世界只有两台运行的压缩空气储能装置，一台在美国，一台在德国，共440兆瓦，还
有两个工程正在美国建设。而SustainX已经展示了40千瓦的样机，现在正在完成1兆瓦系
统，预定明年与AES电力公司合作建设一个示范项目。虽然从理论上说，恒温压缩空气储能
系统的效率超过传统系统。但美国能源部高级研究计划局能源项目主任MarkJohnson认为，
可能需要五年或更长的时间，才能证明其经济性，并找到广泛用途。

根据2008年的数据，抽水蓄能在国际储能市场中容量最大，占总装机容量的99%；排
名第二的是压缩空气储能，占0.5%；剩下包括各种电池在内的所有其他形式占0.5%。除了
抽水蓄能的“霸主”地位无法撼动，最有希望实现大幅增长的就是压缩空气储能。
今年3月，在接受《科学时报》记者采访时，中科院工程热物理所研究员陈海生指出，
一旦目前世界上在建的6吉瓦电站建成，压缩空气储能在总储能装机容量中的比例将迅速提
高到3%~5%。在各种储能技术中，抽水蓄能在规模上最大，达到上千兆瓦，技术也最成熟；
压缩空气储能次之