Liquid Air Energy Storage Model for Scheduling Purposes in Island Power Systems

Abstract

Avanzar hacia la generación de energía limpia parece esencial. Para ello, la penetración de las energías renovables está creciendo en los sistemas eléctricos. Aunque fuentes de energía como la eólica y la solar son limpias, no están disponibles de forma constante. El uso del almacenamiento de energía ayudará a hacer frente a la variabilidad. El almacenamiento de energía en aire líquido está ganando atención entre las diferentes tecnologías de almacenamiento de energía, ya que es una opción prometedora para el almacenamiento de energía a escala de red. En este artículo se presenta un modelo lineal entero mixto detallado del almacenamiento de energía en aire líquido para su uso en problemas de programación y planificación. Se presenta un diagrama de ciclo completo de diferentes procesos de almacenamiento de energía en aire líquido, y se ha desarrollado un modelo en consecuencia. Se realizan simulaciones del modelo propuesto para el sistema eléctrico de la isla de Tenerife y se comparan con los modelos básicos. Los modelos básicos pasan por alto las características específicas de los sistemas de almacenamiento de energía en aire líquido, como la energía de arranque de carga y descarga. Los resultados confirman que el uso de modelos sencillos lleva a conclusiones erróneas y sobreestima los beneficios económicos del almacenamiento de energía en aire líquido.

Moving towards clean energy generation seems essential. To do so, renewable energy penetration is growing in the power systems. Although energy sources such as wind and solar are clean, they are not available consistently. Using energy storage will help to tackle variability. Liquid air energy storage is gaining attention among different energy storage technologies, as it is a promising option for grid-scale energy storage. This paper presents a detailed mixed integer linear model of liquid air energy storage to be used in scheduling and planning problems. A comprehensive cycle diagram of different processes of liquid air energy storage is presented, and a model has been developed accordingly. Simulations of the proposed model are carried out for the power system of Tenerife island and compared with the basic models. Basic models overlook specific characteristics of liquid air energy storage systems, such as charging and discharging start energy. Results confirm that the use of simple models will lead to misleading conclusions and overestimate the economic benefits of liquid air energy storage.