Le rôle du stockage de l'énergie par air comprimé et l'état de son développement

Composition et principe de fonctionnement du système d'air comprimé

La technologie de stockage de l'énergie par air comprimé est considérée comme une autre technologie potentielle de stockage de l'énergie à grande échelle, en plus des centrales électriques à accumulation par pompage. Le système de stockage d'énergie à air comprimé est principalement composé d'un compresseur, d'un stockage de gaz, d'un système de récupération de chaleur, d'un système de stockage de chaleur, d'un expandeur et d'un générateur.

Lors du stockage de l'énergie, il convient d'utiliser de l'électricité à basse tension ou de l'énergie renouvelable pour entraîner le compresseur afin de comprimer l'air à un état de haute pression et de le stocker dans la chambre de stockage d'air, tout en récupérant et en stockant la chaleur de compression générée au cours du processus de compression par le biais du système de régénération ;

Lors de la libération de l'énergie, l'air à haute pression est libéré de la chambre de stockage de l'air pour entraîner l'expandeur afin de produire de l'électricité, et en même temps, la chaleur de compression stockée est utilisée pour chauffer l'air à haute pression entrant dans l'expandeur, sans combustion supplémentaire de carburant, et l'ensemble du processus n'a pas de combustion et ne produit pas d'émissions.

Le rôle et l'importance du stockage de l'énergie dans l'air comprimé

En février de cette année, le stockage d'énergie à air comprimé a été mentionné à neuf reprises dans le nouveau plan de mise en œuvre du développement du stockage d'énergie publié par la Commission nationale du développement et de la réforme et l'Administration nationale de l'énergie.

Il est souligné que d'ici 2025, le nouveau stockage de l'énergie est entré dans la phase de développement à grande échelle à partir de la phase initiale de commercialisation, et a les conditions pour une application commerciale à grande échelle, et la technologie de stockage de l'énergie à air comprimé de 100 mégawatts réalisera une application technique ; explorer activement le modèle de développement commercial, réduire progressivement le coût du stockage de l'énergie, et effectuer des démonstrations pilotes de stockage de l'énergie à grande échelle.

Dans la construction de nouveaux systèmes électriques, le stockage d'énergie à air comprimé a un large éventail d'utilisations du côté de l'alimentation électrique, du côté du réseau et du côté de l'utilisateur. Dans le scénario d'application du stockage d'énergie du côté de l'alimentation électrique, la centrale de stockage d'énergie à air comprimé participe aux services auxiliaires tels que la régulation des pics et la régulation de la fréquence en tant que scénario d'application principal.

Dans le scénario d'application du stockage d'énergie côté réseau, les utilisations de la centrale de stockage d'énergie à air comprimé comprennent principalement la régulation de la pointe et de la fréquence, le démarrage à vide, l'atténuation de la congestion du transport et de la distribution, le report des investissements dans les équipements de transport et de distribution et l'amélioration de la fiabilité de l'approvisionnement en électricité, etc.

Dans le scénario d'application du stockage d'énergie côté utilisateur, la centrale de stockage d'énergie à air comprimé vise à répondre aux besoins des utilisateurs en matière de réduction des coûts d'électricité et d'amélioration de la fiabilité de l'électricité. Elle peut inclure des scénarios de gestion des coûts de l'électricité basés sur les prix de l'électricité aux heures de pointe et aux heures creuses, et participer à des scénarios de marché des services auxiliaires de l'électricité, etc.

État du développement du stockage de l'énergie à air comprimé

En 2014, l'université Tsinghua et d'autres unités ont construit un projet de démonstration de stockage d'énergie à air comprimé à combustion non complémentaire de 500 kilowatts à Wuhu, Anhui, avec un rendement du système d'environ 40%. L'Institut de thermophysique technique de l'Académie chinoise des sciences a construit un projet de démonstration de système de stockage d'énergie à air comprimé supercritique à combustion non complémentaire de 1,5 mégawatt à Langfang, Hebei. L'efficacité du système de stockage d'énergie est d'environ 52%. En 2016, une plateforme de démonstration de stockage d'énergie à air comprimé de 10 mégawatts a été construite à Bijie, Guizhou, avec un rendement d'exploitation nominal de 60,2%.

Dans la commercialisation de centrales de stockage d'énergie à air comprimé

À l'heure actuelle, les projets qui ont été raccordés au réseau comprennent principalement la phase I du projet de démonstration national de la centrale de stockage d'énergie à air comprimé de Jiangsu Jintan Salt Cave (60 MW/300 MWh), la phase I de la centrale de démonstration de la centrale d'écrêtement des pointes de Shandong Feicheng Salt Cave Advanced Compressed Air Energy Storage (10 MW), le premier projet de démonstration national de stockage d'énergie à air comprimé avancé de Hebei Zhangjiakou International (100 MW/400 MWh), etc.

Parmi eux, le rendement du système du projet avancé de stockage d'énergie à air comprimé de 100 MW/400 MWh à Zhangjiakou, Hebei, a atteint 70,4%, atteignant ainsi le niveau international le plus élevé. À l'heure actuelle, les centrales électriques chinoises à stockage d'énergie à air comprimé n'en sont encore qu'au début de leur développement commercial, et les principales contraintes sont les suivantes :

● L'emplacement approprié pour le stockage du gaz est limité

Le stockage de gaz naturel en cavité saline est le premier choix pour le stockage souterrain de gaz à haute pression dans le monde, en raison de ses avantages remarquables, tels que l'étanchéité et la rentabilité. Certaines régions du Guangdong et les régions des "Trois Nord", qui disposent d'une énorme capacité installée d'énergie photovoltaïque et éolienne et qui ont un besoin urgent de stockage d'énergie à grande échelle, ne disposent pas de strates de sel gemme adaptées à la construction d'une caverne de sel pour le stockage souterrain du gaz.

● Les coûts de stockage du gaz artificiel sont élevés

Outre les espaces souterrains naturels tels que les cavernes de sel, l'excavation artificielle de cavernes de stockage de gaz en roche dure est une alternative idéale au stockage de gaz. Son coût de construction global est relativement élevé et il en est encore au stade de la démonstration commerciale.

● La politique de tarification de l'électricité n'est pas claire

À l'heure actuelle, la Chine n'a pas publié de document d'orientation sur le prix des centrales de stockage d'énergie à air comprimé sur le réseau, et le mécanisme de tarification des centrales de stockage d'énergie à air comprimé en est encore au stade exploratoire, ce qui affecte également, dans une certaine mesure, la volonté d'investir.

Stockage d'énergie à air comprimé Sélection des sites de stockage souterrain de gaz

Le choix et l'emplacement du stockage souterrain de gaz est la question principale et la condition préalable à la planification et à la conception de centrales électriques à grande échelle utilisant le stockage d'énergie à air comprimé. Le stockage souterrain de l'énergie à air comprimé doit répondre aux exigences techniques de résistance à la pression élevée (niveau de 10 MPa), d'étanchéité à l'air, de stabilité géologique et de résistance à la fatigue alternée.

Les cavernes de sel souterraines présentent les avantages naturels d'un grand volume, d'une bonne étanchéité à l'air et d'une grande stabilité, qui peuvent fournir d'excellentes conditions de stockage de gaz pour le stockage d'énergie à air comprimé, et constituent le premier choix pour le stockage d'énergie à air comprimé de gaz souterrain. En outre, d'autres espaces souterrains tels que les mines abandonnées et le stockage artificiel de gaz souterrain constituent également des options viables pour le stockage souterrain de gaz.

En ce qui concerne les mines abandonnées, les mines abandonnées et les routes ont le potentiel d'être utilisées comme stockage souterrain de gaz après transformation. Cependant, si l'on prend l'exemple des puits de mines de charbon et des routes abandonnés, qui sont largement répandus, leur utilisation manque de stabilité spatiale. Il existe une série de problèmes tels que le risque d'effondrement de la chaussée et d'affaissement du sol, la difficulté du traitement des eaux souterraines due à la grande profondeur d'enfouissement, et l'élimination de gaz nocifs tels que le gaz de mine de charbon.