△貴州畢節(jié)10兆瓦先進壓縮空氣儲能項目
一個個壓縮空氣儲能電站并網試驗成功，標志著我國新型儲能技術的研發(fā)和應用取得重大突破。政策的支持，也為壓縮空氣儲能提供了良好的發(fā)展環(huán)境。
01
什么是壓縮空氣儲能？
從能量的角度分類，儲能技術主要可以分為熱儲能、電儲能和氫儲能幾大類，其中電儲能包括機械儲能、電化學儲能和電磁儲能，是最常用的儲能方式。壓縮空氣儲能屬于機械儲能。
壓縮空氣儲能技術是從上世紀50 年代發(fā)展起來的，世界上最先商業(yè)運行的兩個壓縮空氣儲能電站，分別是德國的Huntorf電站、美國Mcintosh電站。
△德國Huntorf電站
壓縮空氣儲能系統是以高壓空氣壓力能作為能量儲存形式，并在需要時通過高壓空氣膨脹做功來發(fā)電的系統，其技術原理發(fā)展自燃氣輪機。
△壓縮空氣儲能系統
圖源：中科院之聲
壓縮空氣儲能是一種能夠實現大容量和長時間電能存儲的技術。
工作原理是：電網負荷低谷期用電能將空氣高壓密封在礦井、氣井、山洞或儲氣罐中，在電網負荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發(fā)電。壓縮空氣儲能技術成熟，在規(guī)模上僅次于抽水蓄能，如德國一座電站的規(guī)模達到290MW。
△壓縮空氣儲能系統
壓縮空氣儲能目前還是新儲能技術，在2020年全球儲能裝機占比0.2%，國內裝機占比僅0.03%。
△2020年壓縮空氣儲能裝機比例
傳統的壓縮空氣儲能系統必須同燃氣輪機電站配套使用，依賴燃燒化石燃料提供熱源，而且需要特定的地理條件建造大型儲氣室，從而限制了其應用范圍。2020年后，超臨界壓縮空氣儲能關鍵技術（10MW/100MWh和100MW/800MWh）實現突破，并進行了項目示范。
壓縮空氣儲能技術以其儲能容量大、壽命長、效率高、安全可靠等特點被視為一種極具潛力的大規(guī)模儲能技術。2025年之前有望實現應用推廣。
02
中國壓縮空氣儲能
2019年月31日，工信部發(fā)布《首臺（套）重大技術裝備推廣應用指導目錄（2019年版）》，壓縮空氣儲能系統也被列入。要求每套額定功率≥100MW；系統效率≥65%；壽命≥30 年。
7月23日，發(fā)改委、能源局印發(fā)《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》明確，堅持儲能技術多元化，推動鋰離子電池等相對成熟新型儲能技術成本持續(xù)下降和商業(yè)化規(guī)模應用，實現壓縮空氣、液流電池等長時儲能技術進入商業(yè)化發(fā)展初期。
10月，中共中央、國務院印發(fā)的《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》明確，加強電化學、壓縮空氣等新型儲能技術攻關、示范和產業(yè)化應用。
2013年至今，國內多個壓縮空氣儲能示范項目落地。
2013年
廊坊1.5MW超臨界壓縮空氣儲能示范項目
國內第一套1.5MW超臨界壓縮空氣儲能系統，由中科院工程熱物理研究所承擔的北京市科技計劃重大課題“超臨界壓縮空氣儲能系統研制”項目經費資助，于2013年在河北廊坊建成，系統效率達到了52.1%，被評價為“我國壓縮空氣儲能的一項重要突破，達到國際領先水平”。
2014年
安徽蕪湖500kW壓縮空氣儲能示范項目
項目由國家電網投資3000萬元興建，項目技術參與單位包括中國科學院理化技術研究所、清華大學電機系儲能團隊及中國電力科學研究院等單位，項目于2014年11月首次發(fā)電成功，儲能效率為33%。
2017年
貴州畢節(jié)10MW壓縮空氣儲能示范項目
該項目在2017年5月開始系統聯合調試，于2021年10月正式并網發(fā)電。項目在滿負荷發(fā)電狀態(tài)下，每小時可發(fā)1萬度的電能，能同時滿足3000多戶居民的用電需要，并起到電網調峰的作用。該10兆瓦壓縮空氣儲能系統最大儲能容量40兆瓦時，最大發(fā)電功率10兆瓦，系統額定效率為60.2%。
2018年
同里綜合能源服務中心內500kW液態(tài)空氣儲能示范項目
該項目是國家電網在江蘇省蘇州市吳江區(qū)同里鎮(zhèn)建設的綜合能源服務中心內的500kW液態(tài)空氣儲能示范項目，可為園區(qū)提供500kWh電力，夏季供冷量約2.9GJ/天，冬季供暖量約4.4GJ/天。
2021年
山東肥城壓縮空氣儲能調峰電站項目
項目于2020年底開工建設，2021年9月23日一期10MW機組建成并網。該項目是山東省2020年重大項目，由葛洲壩中科儲能技術有限公司提供設備、技術并負責工程實施。電站地上部分占地20畝，地下部分利用“東采1-2-3-4”四口井建設1個總容量50萬立方米鹽穴腔體，可容載裝機200MW以上。
2021年
金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目
項目位于江蘇常州金壇區(qū)，項目采用中鹽集團地下鹽礦采鹽形成的廢棄空穴作為儲氣空間。預計投資將達55億元，分三期進行。由中鹽集團、清華大學及中國華能三方共同投資建設，該項目于2017年5月27日獲國家能源局批復，于2018年12月25日開工建設，2021年9月30日并網。
在建
張家口百兆瓦先進壓縮空氣儲能示范項目
2021年9月，張家口100MW先進壓縮空氣儲能示范項目定子吊裝成功，各項工作進展順利。項目建設規(guī)模為100MW/400MWh，系統設計效率70.4%，項目建設地為河北省張家口市張北縣廟灘云計算產業(yè)園，占地85畝。項目由張北巨人能源有限公司（巨人集團）投資，由中儲國能提供全套設備，技術來源為中國科學院工程熱物理研究所。
中儲國能田雨表示，目前從已建成和在建的項目來看，兆瓦級的系統效率可達52.1%，10兆瓦的系統效率可達60.2%，百兆瓦級別以上的系統設計效率可以達到70%，先進壓縮空氣儲能系統效率能夠逼近75%。系統規(guī)模增加后，單位投資成本也持續(xù)下降，系統規(guī)模每提高一個數量級，單位成本下降可達30%左右。
系統效率的提升以及成本的下降，是壓縮空氣儲能商業(yè)化發(fā)展的基礎。
03
一個典型項目
金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目是壓縮空氣儲能領域唯一的國家示范工程，也是江蘇省2019、2020年重點項目。一期工程發(fā)電裝機60兆瓦，儲能容量300兆瓦時，遠期建設規(guī)模1000兆瓦。
項目實現了主裝備完全國產化，在壓縮空氣儲能領域拉開了”中國創(chuàng)造“的實踐。
△金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目
項目在電網負荷低谷期使用電能，將空氣高壓密封在地下1000米的鹽穴中，待電網負荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發(fā)電。此外，該技術還將壓縮空氣時產生的熱能收集和存儲起來，待釋能時用來加熱進入膨脹機做功的空氣，將電能轉換效率提升至60%以上，全過程無燃燒、無排放。
△鹽穴壓縮空氣儲能發(fā)電系統技術流程
金壇項目地下鹽穴儲氣庫約1000萬立方米，理論上可以建設超過4000兆瓦的壓縮空氣儲能電站。
作為世界首個非補燃壓縮空氣儲能電站，項目所有主設備均為國產首臺套。項目建設除了承擔方中鹽集團、中國華能集團、清華大學外，還集結了國家電網、東方電氣、哈爾濱電氣、上海電氣、中國能建、中國電建、中國石油、中國石化、沈鼓集團和浙建集團等各方力量。
△金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目全景圖
項目研發(fā)了高負荷離心壓縮機、高參數換熱器、大型空氣透平等核心設備，實現主裝備完全國產化。此外，還發(fā)布了我國首個壓縮空氣儲能電站KKS編碼標準，立項壓縮空氣儲能首個國家標準、首個電力行業(yè)標準，以及3個團體標準，逐漸形成中國壓縮空氣儲能標準體系。
在壓縮空氣儲能領域，中國逐漸走出了自己的創(chuàng)新道路。
04
結尾
雙碳目標下，傳統能源時代正在加速結束，全面發(fā)展新能源已成大勢所趨。但是，利用風光等可再生能源發(fā)電存在不穩(wěn)定、間接性、不可控性等問題，儲能是解決這些問題的重要手段。
目前除儲能主力軍抽水蓄能、生力軍電化學儲能外，還有壓縮空氣儲能、熔融鹽儲能、飛輪儲能、混凝土塊積木式重力儲能、水力巖石重力儲能、熱儲能等多種頗具想象力的新型儲能技術，這些新型儲能技術已陸續(xù)在新能源側應用落地。
2018年12月，中國科學院工程熱物理研究所成立100MW壓縮空氣儲能技術的產業(yè)化公司——中儲國能。去年底，中儲國能獲得了由中科創(chuàng)星、株洲高科領投的1.6億元天使輪投資；今年10月，完成1.8億元的Pre-A輪融資。研究所現已突破了1100MW級壓縮空氣儲能系統關鍵技術，整體研發(fā)進程及系統性能均處于國際領先水平。技術持續(xù)創(chuàng)新、資本青睞，讓壓縮空氣儲能商業(yè)化進程得到提速。
儲能賽道持續(xù)升溫，新型儲能技術的創(chuàng)新驅動，還可能創(chuàng)造新的產業(yè)鏈，開拓更多新機會。
