Abstract Energy storage competitiveness is ubiquitously associated with both its technical and economic performance. This work investigates such complex techno-economic interplay in the case of Liquid Air Energy Storage (LAES), with the aim to address the following key aspects: (i) LAES optimal scheduling and how this is affected by LAES thermodynamic performance (ii) the effect of LAES sizing on its profitability and performance (iii) overall techno-economic assessment of LAES multi-mode operation when providing energy and reserve services. To address these aspects, a Mixed Integer Linear Programming-based optimisation tool has been developed to simulate LAES operation throughout a year while including detailed thermodynamic constraints, thus allowing an accurate performance estimation. The results demonstrate that considering LAES thermodynamic performance in the optimisation ensures a feasible dispatch profile thus avoiding loss of revenues, especially for the multi-mode cases. However, while operation with arbitrage and a portfolio of reserve services is financially promising, it also deteriorates LAES roundtrip efficiency; therefore, a techno-economic balance should be sought. In terms of design, the possibility of independently sizing LAES charge and discharge power is key for tailoring the plant to the specific operating mode. Furthermore, storage energy capacities greater than 2–3 h do not significantly increase LAES profitability under the market conditions considered.

中文翻译：

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提供能源套利和储备服务的液态空气储能 (LAES) 工厂的多模式运行 – 通过具有集成热力学性能的 MILP 建模分析最佳调度和规模

摘要 储能竞争力无处不在与其技术和经济性能相关。这项工作研究了液态空气储能 (LAES) 情况下这种复杂的技术经济相互作用，旨在解决以下关键方面：(i) LAES 优化调度以及 LAES 热力学性能如何影响它 (ii) LAES 规模对其盈利能力和性能的影响 (iii) 在提供能源和储备服务时，对 LAES 多模式运行的整体技术经济评估。为了解决这些问题，开发了一种基于混合整数线性规划的优化工具来模拟 LAES 全年运行，同时包括详细的热力学约束，从而实现准确的性能估计。结果表明，在优化中考虑 LAES 热力学性能可确保可行的调度配置文件，从而避免收入损失，尤其是对于多模式情况。然而，虽然套利和储备服务组合的操作在财务上很有前景，但它也会降低 LAES 的往返效率；因此，应寻求技术经济平衡。在设计方面，独立调整 LAES 充电和放电功率大小的可能性是将工厂定制为特定操作模式的关键。此外，在考虑的市场条件下，大于 2-3 小时的储能容量不会显着提高 LAES 的盈利能力。虽然套利和储备服务组合在财务上很有前景，但它也会降低 LAES 的往返效率；因此，应寻求技术经济平衡。在设计方面，独立调整 LAES 充电和放电功率大小的可能性是将工厂定制为特定操作模式的关键。此外，在考虑的市场条件下，大于 2-3 小时的储能容量不会显着提高 LAES 的盈利能力。虽然套利和储备服务组合在财务上很有前景，但它也会降低 LAES 的往返效率；因此，应寻求技术经济平衡。在设计方面，独立调整 LAES 充电和放电功率大小的可能性是将工厂定制为特定操作模式的关键。此外，在考虑的市场条件下，大于 2-3 小时的储能容量不会显着提高 LAES 的盈利能力。