據(jù)央視近日報道，我國自主研發(fā)的首套10兆瓦先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)，經(jīng)過4000個小時的試驗運行，在貴州畢節(jié)正式并網(wǎng)發(fā)電。8月31日，江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目并網(wǎng)試驗成功，這是世界首座非補燃壓縮空氣儲能電站。
一個個壓縮空氣儲能電站并網(wǎng)試驗成功，標志著我國新型儲能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)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(shù)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(shù)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(tǒng)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(tǒng)，其技術(shù)原理發(fā)展自燃氣輪機。
△壓縮空氣儲能系統(tǒng)
圖源：中科院之聲
壓縮空氣儲能是一種能夠?qū)崿F(xiàn)大容量和長時間電能存儲的技術(shù)。
工作原理是：電網(wǎng)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(wǎng)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(shù)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(tǒng)
壓縮空氣儲能目前還是新儲能技術(shù)，在2020年全球儲能裝機占比0.2%，國內(nèi)裝機占比僅0.03%。
圖片
△2020年壓縮空氣儲能裝機比例
傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能系統(tǒng)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(yīng)用范圍。2020年后，超臨界壓縮空氣儲能關(guān)鍵技術(shù)（10MW/100MWh和100MW/800MWh）實現(xiàn)突破，并進行了項目示范。
壓縮空氣儲能技術(shù)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(shù)。2025年之前有望實現(xiàn)應(yīng)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(shù)裝備推廣應(yīng)用指導目錄（2019年版）》，壓縮空氣儲能系統(tǒng)也被列入。要求每套額定功率≥100MW；系統(tǒng)效率≥65%；壽命≥30 年。
7月23日，發(fā)改委、能源局印發(fā)《關(guān)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(shù)多元化，推動鋰離子電池等相對成熟新型儲能技術(shù)成本持續(xù)下降和商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用，實現(xiàn)壓縮空氣、液流電池等長時儲能技術(shù)進入商業(yè)化發(fā)展初期。
10月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)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(shù)攻關(guān)、示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
2013年至今，國內(nèi)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(nèi)第一套1.5MW超臨界壓縮空氣儲能系統(tǒng)，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(tǒng)研制”項目經(jīng)費資助，于2013年在河北廊坊建成，系統(tǒng)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(lǐng)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(wǎng)投資3000萬元興建，項目技術(shù)參與單位包括中國科學院理化技術(shù)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(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，于2021年10月正式并網(wǎng)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(wǎng)調(diào)峰的作用。該10兆瓦壓縮空氣儲能系統(tǒng)最大儲能容量40兆瓦時，最大發(fā)電功率10兆瓦，系統(tǒng)額定效率為60.2%。
2018年
同里綜合能源服務(wù)中心內(nèi)500kW液態(tài)空氣儲能示范項目
該項目是國家電網(wǎng)在江蘇省蘇州市吳江區(qū)同里鎮(zhèn)建設(shè)的綜合能源服務(wù)中心內(nèi)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(diào)峰電站項目
項目于2020年底開工建設(shè)，2021年9月23日一期10MW機組建成并網(wǎng)。該項目是山東省2020年重大項目，由葛洲壩中科儲能技術(shù)有限公司提供設(shè)備、技術(shù)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(shè)1個總?cè)萘?0萬立方米鹽穴腔體，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(yù)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(shè)，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(shè)，2021年9月30日并網(wǎng)。
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(shè)規(guī)模為100MW/400MWh，系統(tǒng)設(shè)計效率70.4%，項目建設(shè)地為河北省張家口市張北縣廟灘云計算產(chǎn)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(shè)備，技術(shù)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(tǒng)效率可達52.1%，10兆瓦的系統(tǒng)效率可達60.2%，百兆瓦級別以上的系統(tǒng)設(shè)計效率可以達到70%，先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)效率能夠逼近75%。系統(tǒng)規(guī)模增加后，單位投資成本也持續(xù)下降，系統(tǒng)規(guī)模每提高一個數(shù)量級，單位成本下降可達30%左右。
系統(tǒng)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(chǔ)。
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(lǐng)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(shè)規(guī)模1000兆瓦。
項目實現(xiàn)了主裝備完全國產(chǎn)化，在壓縮空氣儲能領(lǐng)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(wǎng)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(wǎng)負荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發(fā)電。此外，該技術(shù)還將壓縮空氣時產(chǎn)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(zhuǎn)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(tǒng)技術(shù)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(shè)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(shè)備均為國產(chǎn)首臺套。項目建設(shè)除了承擔方中鹽集團、中國華能集團、清華大學外，還集結(jié)了國家電網(wǎng)、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(shù)換熱器、大型空氣透平等核心設(shè)備，實現(xiàn)主裝備完全國產(chǎn)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(lǐng)域，中國逐漸走出了自己的創(chuàng)新道路。
04、結(jié)尾
雙碳目標下，傳統(tǒng)能源時代正在加速結(jié)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(shù)，這些新型儲能技術(shù)已陸續(xù)在新能源側(cè)應(yīng)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(shù)的產(chǎn)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(lǐng)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(xiàn)已突破了1100MW級壓縮空氣儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，整體研發(fā)進程及系統(tǒng)性能均處于國際領(lǐng)先水平。技術(shù)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(shù)的創(chuàng)新驅(qū)動，還可能創(chuàng)造新的產(chǎn)業(yè)鏈，開拓更多新機會。
超大號電池——壓縮空氣儲能，你看好嗎？
