风能、太阳能等可再生能源具有间歇性和不稳定性特征，压缩空气储能系统可以将间歇式可再生能源“拼接”起来，并稳定地输出，为可再生能源大规模利用提供有效的解决方案［7］。
1）太阳能的压缩空气储能发电系统
由理论分析可知，膨胀比一定时涡轮机前温度越高，单位质量空气做功能力越强。
一般来讲，晴天太阳能热辐射强度高，太阳能集热器的热量除供应机组额定功率发电以及辅助系统能耗外，还剩有许多富裕热能，可通过储热系统吸纳储能；晚上启用太阳能储热器，提高涡轮机前空气温度，从而提高涡轮机出力，同时增加太阳能发电机组的连续运行时间，提高工程投资回报率。
太阳能集热器可分槽式、盘式、塔式等。槽式太阳能集热器比较成熟，集热温度可达300～400℃；盘式的功率较小；塔式太阳能集热器温度可以达到很高，功率也可达到较大，其加热部分是固定的，便于设计，技术上有优越性，但价格较高。
载热介质可以利用水、导热油或者相变介质。
如图3-21所示，利用太阳能加热水和蒸气，它的吸热段包括蒸发器和过热器，利用汽包将湿蒸气进行气水分离。将太阳能锅炉生产的饱和水和过热蒸气分别引入储热器，储热器内设饱和水放热段和过热蒸气放热段，过热蒸气放热段置于储热器的高温端，即涡轮机侧，饱和水放热段置于储热器的低温端，即储气装置侧。过热蒸气和饱和水在储热器冷却后，其凝结水由水泵打入蒸发器加热，产生的湿蒸气进入汽包，气水分离，饱和水引入储热器的低温加热段，汽包中的蒸气进入过热器，然后引入储热器的高温段。水在该系统中是封闭的，只作为加热空气的传热介质，并不直接做功。
图3-21 利用太阳能的压缩空气储能发电系统原理图
假设涡轮机前温度达400℃，压力为0.7MPa，排气压力为0.1MPa，其等熵绝热焓降为291.6kJ/kg。实际焓降则为251kJ/kg。当机械效率为0.98，发电机效率为0.97时，吸纳1kW·h电能可发出0.8742kW·h电能。(www.xing528.com)
2）压缩空气储能-风能耦合系统
图3-22为压缩空气储能-风能耦合系统示意图［22］。在用电低谷，风电厂的多余电力驱动压缩机，压缩并储存压缩空气；在用电高峰，压缩空气燃烧并进入燃气涡轮机发电，用以填补风电对电网/用户的供电不足。采用压缩空气储能-风能耦合的系统可将风电在电网中的供电比例提高至80%，远高于传统40%的上限［22］。
图3-22 压缩空气储能-风能耦合系统示意图
压缩空气储能系统与风力发电系统有如下两种耦合方式。
（1）在电力销售侧建造压缩空气储能系统，这样可以根据电能的消耗需求来调节储/释能，存储低谷、低价电，而在高峰、高价时段出售，从而产生优越的经济效益。但是，如果风电厂和储能系统分别管理，风电厂将不能分享储能得到的收益。
（2）在风电厂侧建造压缩空气储能系统，根据风电厂的发电功率调节储/释能，并根据风电厂的容量因子调整输电线路的载荷，而不必根据最大发电功率配置输电线路，从而大幅提高输电线路的有效载荷。但是它根据发电功率调节储/释能，而不是根据市场的电力需求调节，因此比第一种方式的经济性差。
如果将风电系统与压缩空气储能-燃气轮机系统耦合则可形成一种双模式压缩空气储能-风能耦合的发电系统，如图3-23所示。在储能模式下，风电驱动压缩机产生高压空气，并存入储气洞穴；释能时，压缩空气燃烧，并驱动涡轮做功，也可以直接切换至燃气轮机模式，风电驱动电动机-压缩机产生压缩空气，取代传统的燃气轮机中通过燃气涡轮带动压缩机部件压缩空气，这部分压缩空气进入燃烧室与天然气混合燃烧后做功。
图3-23 双模式压缩空气储能-风能耦合系统示意图
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