加拿大Hydrostor公司开发水下压缩空气储能系统

Hydrostor计划在8月份把几个大型、气球状的袋子沉入安大略湖，然后使用Toronto Hydro电网的电运行一台压缩机，用空气填满这些袋子。当需要用电时，空气被排出，通过膨胀涡轮机后用于驱动涡轮机作业。这将是世界上首个水下压缩空气储能的商用设施。

使用压缩空气储能并不是一个新的概念。压缩空气储能系统可以追溯到19世纪70年代。今天，压缩空气主要储藏在地下洞穴、管道，甚至储藏在汽车或者火车的小型储蓄罐中提供动力。多年来，科研人员对水下储能进行过多次试验，这可以追溯到20世纪80年代2012年，诺丁汉大学动力学教授Seamus Garvey设计了一种使用Thin Red Lin Aerpspace的袋子制作的水下储能系统，并把它放在远离苏格兰Orkeney岛的水下。Garvey教授说：“这是把储能放在最需要的地方—海上发电。”

Thin Red Line Aerospace气球状袋子

Hydrostor总裁Curtis Van Walleghem指出，他的公司在4年前就开始着眼于这项技术的研发，主要是作为风力发电的编外项目。最初，公司计划使用抽水蓄能。虽然抽水蓄能的效率达到80%以上，但是受地理条件的限制，并且小规模使用的经济性不高。“所我们就像，如果将1立方米的水抽到空气中是最佳的储能方式，那么反其道而行之或许也是可行的—就是把空气存入水中，”Van Walleghem补充道。

水下压缩空气存储的原理非常简单：空气袋停留在水下至少25米处（理想状态是100米或者更深），水的重量就会压迫空气，给定的空间内部可以进去更多的空气存储能量（每深10米就增加约1个大气压，或者10万帕斯卡）。Garvey教授表示：“在水深500米以下，与能量转换的机械些成本相比，牵引成本基本可以忽略不计。”

在该公司的水下压缩空气储能系统中，气球状的袋子(Hydrostor称之为“灵活的蓄电池”）将会被置于水下80米处，可以供应1兆瓦的电力，持续时间约3小时左右。Hydrostor还会对固定壁的蓄电池（fixed-wall accumulator)进行测试，这种蓄电池会取代容器中的水。Van Walleghem补充道：“这是我们能完成的最小尺寸。还有一种是可以提供20——30MW的电力，时间10-20小时。Hydrostor的终极目标是制作效率在60%-70%的储能系统。这项技术可以简单扩容，我们把气腔做得更大，没有上限。”今年年底，Hydrostor计划在阿鲁巴岛安装更大、更深的水下压缩空气储能设施。

2011年，Hydrostor测试水下压缩空气储能设施

目前，Hydrostor面临的一个关键技术性难题是当压缩空气时，如何捕捉释放的热能，并随后在空气膨胀冷却的过程中用于加热。位于加拿大安大略省温莎大学的副教授Rupp Carriveau解释说：“在压缩过程中，空气的温度可以达到650℃。如果你不能捕捉到这些废弃的热量，你的能效会很低。”他曾在早些时候对Hydrostor的水下压缩空气储能系统提出一些建议。最终得出的解决方案是把现成的热交换器和一个隔热的水槽结合使用。

事实上，Hydrostor尝试了各种可能的方法。Van Walleghem表示：“可靠性对公共事业公司来讲至关重要。在完全投入商业化之前，我们不能有功利心理。”Hydrostor公司的和作者和投资者都很看好这项技术。Hydrostor拒绝透露这个Toronto水下压缩空气储能系统的精确成本，但是Van Walleghem表示足有上百万美元。