先進絕熱壓縮空氣儲能（AA-CAES）系統(tǒng)具有容量大、成本低、無需燃料等突出優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展應用前景。AA-CAES電站的壽命隨使用方式不同而變化，而AA-CAES電站的壽命是影響其優(yōu)化規(guī)劃結(jié)果的重要因素，因此，研究AA-CAES電站變壽命特性具有重要意義。
華中科技大學電氣與電子工程學院強電磁工程與新技術(shù)國家重點實驗室、電力安全與高效湖北省重點實驗室、華威大學工程學院的研究人員尹斌鑫、苗世洪、李姚旺、羅星、王吉紅，在2020年第3期《電工技術(shù)學報》上撰文，考慮AA-CAES電站的變壽命特性，建立面向電力系統(tǒng)運行與大規(guī)模風電消納的AA-CAES電站雙層優(yōu)化規(guī)劃模型。
該模型在規(guī)劃層面，考慮了運行工況、備用期望發(fā)生次數(shù)對AA-CAES電站壽命的影響，并研究了其對日均投資成本的影響；在調(diào)度層面，綜合考慮了AA-CAES電站的備用特性，以及在啟停、功率調(diào)整和工況轉(zhuǎn)換等復雜運行狀態(tài)下的運行限制，研究了含AA-CAES電站的電網(wǎng)調(diào)度策略。最后，基于某地區(qū)的典型日數(shù)據(jù)進行仿真，驗證了模型的有效性。
為了應對能源危機和環(huán)境污染問題，以風電為代表的可再生能源在全球范圍內(nèi)得到快速發(fā)展與推廣。然而，風電的間歇性、不確定性等不友好特性，嚴重阻礙了其大規(guī)模應用。為此，全球多個國家已經(jīng)相繼啟動了大規(guī)模儲能系統(tǒng)的研發(fā)和建設。
在諸多儲能技術(shù)中，壓縮空氣儲能（Compressed Air Energy Storage, CAES）和抽水蓄能是目前被認為比較適合大規(guī)模儲能的技術(shù)。相比較而言，CAES的選址限制小，投資建設成本低，近年來受到廣泛關(guān)注。
傳統(tǒng)CAES電站在儲能階段利用電能壓縮空氣并存儲，在發(fā)電階段將存儲的高壓空氣與燃料混合燃燒后驅(qū)動膨脹機發(fā)電，存在依賴化石燃料和系統(tǒng)效率低兩大弊端。為了解決上述弊端，先進絕熱壓縮空氣儲能（Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage, AA-CAES）應運而生。
目前，全球已有多個國家已建成或即將建設AA-CAES電站，其中德國籌劃建設ADELE示范電站，設計容量達300MW/1000MWh，我國已建成10MW AA-CAES示范系統(tǒng)，下階段計劃建設100MW級AA-CAES系統(tǒng)。
目前國內(nèi)外已就CAES電站的規(guī)劃問題進行了一些研究。
有學者從經(jīng)濟性角度出發(fā)，研究了CAES電站應用于風電消納的可行性。
有學者根據(jù)風電并網(wǎng)標準，以平抑風電場功率波動為目標，對CAES電站容量進行優(yōu)化。
有學者以功能成本最低為目標，對含CAES電站的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的容量進行了優(yōu)化。
有學者以減少島嶼風電場棄風為目標，提出了雙模式CAES電站的容量優(yōu)化方法。
但是，上述文獻均未考慮AA-CAES電站的變壽命特性。而AA-CAES電站優(yōu)化規(guī)劃結(jié)果與其使用壽命息息相關(guān)，同時，AA-CAES電站的使用方式對其壽命影響較大，因此，有必要研究AA-CAES電站使用方式對其壽命的影響機理。
此外，上述文獻中也未見針對大規(guī)模AA-CAES電站的優(yōu)化規(guī)劃方法，而目前多座AA-CAES電站已處于設計或研發(fā)階段，因此，研究面向電力系統(tǒng)運行的AA-CAES電站優(yōu)化規(guī)劃方法迫在眉睫。
華中科技大學電氣與電子工程學院強電磁工程與新技術(shù)國家重點實驗室、電力安全與高效湖北省重點實驗室、華威大學工程學院的研究人員，首先研究了影響AA-CAES電站壽命的主要因素，建立了AA-CAES電站的變壽命模型，并分析了AA-CAES電站調(diào)度運行方式對其使用壽命的影響機理。
在此基礎上，建立了AA-CAES電站雙層優(yōu)化規(guī)劃模型，上層計及AA-CAES電站壽命對其日均投資成本的影響，對AA-CAES電站的投資、運行維護成本與下層反饋的電網(wǎng)典型日運行成本之和進行優(yōu)化；下層根據(jù)上層所確定的AA-CAES電站容量，進行電網(wǎng)典型日最優(yōu)運行方式求解，并將最優(yōu)運行結(jié)果反饋給上層。
最后，基于修改的IEEE 30節(jié)點系統(tǒng)和某地區(qū)的典型日數(shù)據(jù)進行仿真，并驗證了該雙層優(yōu)化模型的有效性，得到了以下結(jié)論：
1）AA-CAES電站的持續(xù)運行和工況轉(zhuǎn)換均會損耗其壽命，其中工況轉(zhuǎn)換影響更大。AA-CAES電站作正備用的情形較多，膨脹機啟停更頻繁，壽命損耗更大，因此膨脹機的壽命短于壓縮機。
2）對AA-CAES電站的功率和容量作規(guī)劃時，考慮其變壽命特性，規(guī)劃結(jié)果更優(yōu)——系統(tǒng)總成本更小，預期收益更準確。
3）AA-CAES電站應用于電力系統(tǒng)時，不僅具有削峰填谷的能力，還具有優(yōu)異的備用能力，并且在壓縮工況、發(fā)電工況和停機時都能承擔備用任務。在本文算例中，AA-CAES電站建成后，電網(wǎng)運行成本減小了35%，系統(tǒng)總成本減少了27%，風電消納率由76%提升到99%以上。
以上研究成果發(fā)表在2020年第3期《電工技術(shù)學報》，論文標題為“考慮變壽命特性的先進絕熱壓縮空氣儲能電站容量規(guī)劃模型”，作者為尹斌鑫、苗世洪、李姚旺、羅星、王吉紅。
