江苏电力等单位科研人员提出先进绝热压缩空气储能的多能流优化调度模型

先进绝热压缩空气储能（Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage, AA-CAES），由于存储量大、转换效率高，具有良好的应用前景，近些年来受到国内外学者的广泛关注，被认为是当今具发展潜力的大规模储能技术之一。

先进绝热压缩空气储能电站是一种新型的大规模储能装置，它不但可为系统提供调峰、备用、无功调节等多类型辅助服务，还有一项具有显著优势的特性——冷热电联供特性，该特性可使先进绝热压缩空气储能作为微型综合能源系统使用，通过能量梯级利用和灵活的能源利用模式，实现对输入能源高达90%的一次能源利用率。

与抽水蓄能电站不同，先进绝热压缩空气储能电站不需要特殊的地理环境。其特点在于存储容量大，系统从0到满负荷启动迅速，不但可以用于电能存储，还可以对电网进行调峰调相；在特定时间阶段，先进绝热压缩空气储能还可以当作黑启动电源，增强电网运行的安全性。若将压缩空气储能电站在运行过程中所产生的额外能流收集起来，不但可以满足自身能量消耗，还可以对外进行稳定供应，提高能源利用率。

苏黎世联邦理工学院P. Favre-Perrod教授团队于2005年提出能源集线器（Energy Hub, EH）概念。能源集线器是一种用来表示不同能源载体输入、输出、转换、存储的多端口装置，并于2007年首次提出通过耦合矩阵描述能源集线器内部的能源分配和转换关系。能源集线器可以将电、热、冷等多种能源进行相互耦合并整合到一个微型综合能源系统中，通过对能源集线器进行矩阵化建模，可以对微型综合能源系统的运行机理进行详细研究。

国网江苏省电力有限公司常州市金坛区供电分公司、国网江苏省电力有限公司常州市供电分公司、东南大学软件学院、东南大学电气工程学院的徐卫君、张伟、胡宇涛、尹俊杰、王建华，在2022年第23期《电工技术学报》上撰文，提出一种基于能源集线器矩阵化建模的压缩空气储能多能流优化调度模型。

该模型通过矩阵化建模方式，对先进绝热压缩空气储能系统进行简化，通过建立分配矩阵和效率矩阵对各能流之间相互转换关系进行描述。研究人员最后从经济性的角度进行建模分析，提出基于AA-CAES的微型综合能源系统调度策略，充分发挥其在多能流联供方面的优越性能。

图1 基于EH的AA-CAES系统及内部元件示意图

研究人员的仿真算例表明，先进绝热压缩空气储能电站单纯的“电到电”效率较低，其经济效益主要靠电价谷峰价格和热能的供应获利，其中谷峰套利，受售出和购买的电能差价与系统“电到电”效率影响，提高系统“电到电”效率或者扩大售电和购电价格差，可增加电价方面的利润。对于热能的供应，需要增加系统内部对热能的收集，热能不但影响先进绝热压缩空气储能电站的经济收益，还对先进绝热压缩空气储能电站的正常运行有影响。

另外，先进绝热压缩空气储能具有热电联供的微型综合能源系统特性，通过调整运行方式，可实现日常的热电联供，减少或降低其他供热系统的能耗，提高区域的能量利用效率。它建设在区域综合能源系统中，可大大减少为提供热能而消耗的化石燃料数量，有效降低区域内CO2的排放情况。

研究人员表示，先进绝热压缩空气储能主要优势在于对电网的削峰填谷，热能为先进绝热压缩空气储能储能、削峰填谷中的额外产物，若以热能供应为主要的利润点，其经济效益不如传统化石燃料经济。

本文编自2022年第23期《电工技术学报》，论文标题为“先进绝热压缩空气储能多能流优化调度模型”。本课题得到国网江苏省电力有限公司科技项目的支持。