一个由新加坡南洋理工大学、西班牙莱里达大学、爱尔兰都柏林大学学院、丹麦技术大学、英国伯明翰大学和波兰华沙工业大学等机构组成的国际研究团队,近期在《Renewable and Sustainable Energy Reviews》期刊上发表了一篇关于冷热能储存(CTES)在液态空气储能(LAES)系统中应用的批判性综述。这项研究分析了110篇相关文献,旨在系统评估不同CTES技术、材料和配置对提升液态空气储能效率的作用。
通讯作者Alessio Tafone表示:“这是首次针对LAES的CTES进行全面而批判性的综合。我们不仅回顾现有研究,还使用热力学和技术经济标准系统评估不同的CTES技术、材料和系统配置。这使我们能够确定最优设计策略,突出一致的性能趋势,并清晰描绘当前研究空白和未来发展路径。”液态空气储能作为一种新兴的大规模储能技术,其效率提升依赖于冷热能储存系统在空气再气化过程中回收低温㶲,并在液化阶段重新利用。
综述发现,冷储存性能对整体液态空气储能效率具有主导作用,冷储存损失对往返效率的影响可能比热损失高出七倍,这一点常被低估。研究团队指出,虽然许多高效CTES概念在模拟中表现出色,但考虑实际运行条件如循环、待机损失和部分负载运行时,其优势会减弱。从技术经济角度看,更简单、更稳健的CTES设计通常表现更好,表明可扩展性和运行可靠性目前超过了峰值理论效率。
具体而言,使用显热材料的填充床是最成熟且成本效益最高的选择,而基于相变材料的系统虽能实现往返效率提升高达55%,但在材料成本、可用性和可扩展性方面面临挑战。混合和级联配置在模拟中显示出前景,但实验数据仍然有限。液态空气储能技术的冷热能储存研究虽在过去几年取得进展,但仍处于碎片化状态,需要更协调和跨学科的研究努力。
Tafone说,他的团队现在“专注于从理想化建模转向实验验证和动态运行的CTES系统。我们特别感兴趣的是混合显热-潜热储存概念、不同几何结构、长期循环行为以及实际运行条件下的生命周期技术经济评估。目标是弥合学术概念与可部署的大规模储能工业解决方案之间的差距。”这项综述为液态空气储能和更广泛的低温热能储存系统提供了关键见解,有助于推动储能技术的实际应用和效率优化。









