中國儲能網(wǎng)訊：在新型電力系統(tǒng)中，儲能將成為至關(guān)重要的一環(huán)，是新能源消納以及電網(wǎng)安全保障必要保障，在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用電側(cè)都會得到廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)市場，新能源配儲、獨立儲能等落地形式推動儲能需求指數(shù)增長。在市場需求爆發(fā)以及政策鼓勵的雙重推動下，成熟的抽水蓄能、鋰電儲能呈現(xiàn)爆發(fā)性增長，壓縮空氣儲能、液流儲能等新型長時儲能技術(shù)也進入了發(fā)展快車道。
壓縮空氣儲能，具有規(guī)模大、壽命長、建設(shè)周期短（12-18個月）、站址布局相對靈活（占地面積100畝以內(nèi)）等優(yōu)點，此外各地百兆瓦級壓縮空氣儲能項目相繼落地，讓這種以空氣為能量存儲介質(zhì)的物理儲能方式，成為頗具發(fā)展?jié)摿Φ男滦蛢δ芗夹g(shù)路徑之一。
“空氣充電寶”
以空氣作為能源存儲的介質(zhì)，被稱為“空氣充電寶”，壓縮空氣儲能是如何工作的呢？
當(dāng)電力過剩時，將空氣壓縮儲存到地下儲氣洞穴里（洞穴可以是鹽穴、報廢礦井、儲氣罐、山洞、過期油氣井、新建儲氣井等），將電能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣勢能。當(dāng)需要用電時，高壓空氣經(jīng)過加熱，進入膨脹機，變成常壓的空氣，在此過程中帶動發(fā)電機發(fā)電，空氣壓縮勢能轉(zhuǎn)化成電能輸出。
壓縮空氣儲能工作原理
壓縮空氣儲能是20世紀50年代發(fā)展起來的儲能技術(shù)。世界上第一座商用壓縮空氣儲能電站誕生于1978年的德國，它的壓縮空氣儲藏室，在地下600米的鹽穴里。
國內(nèi)壓縮空氣儲能蓄勢待發(fā)
截至2022年9月底，中國已投運電力儲能項目累計裝機規(guī)模50.3GW，裝機規(guī)模最大的是抽水蓄能，電化學(xué)儲能緊隨其后，新型儲能項目累計裝機規(guī)模6663.4MW，其中壓縮空氣儲能在新型儲能中的占比是2.9%，裝機規(guī)模約193.24MW。
《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，將百兆瓦級壓縮空氣儲能技術(shù)列入“十四五”新型儲能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點方向之一。我國壓縮空氣儲能經(jīng)過十多年的發(fā)展，示范項目規(guī)模從千瓦級發(fā)展到百兆瓦級，到2022年第四季度出出現(xiàn)了吉瓦級壓縮空氣儲能備案項目。
2013年在河北廊坊建設(shè)首個兆瓦級示范項目，項目規(guī)模1.5MW，系統(tǒng)效率達到了52.1%；2021年10月，貴州畢節(jié)壓縮空氣儲能示范項目正式并網(wǎng)發(fā)電，項目規(guī)模10MW/40MWh，系統(tǒng)額定效率為60.2%；2021年12月。首臺百兆瓦壓縮空氣儲能國家示范項目在河北省張家口落地，項目規(guī)模為100MW/400MWh，系統(tǒng)設(shè)計效率70.4%；2022年5月，金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目投運，標(biāo)志著世界首座非補燃壓縮空氣儲能電站正式投入商業(yè)運行，項目規(guī)模60MW/300MWh，轉(zhuǎn)換效率達60％。
能源電力說根據(jù)公開數(shù)據(jù)，不完全統(tǒng)計了山東、河南、河北、江蘇、浙江、廣東等12省備案、簽約、在建、投運壓縮空氣儲能項目合計35個；其中25個有公開規(guī)模數(shù)據(jù)，這25個項目合計規(guī)模已超8.2GW，壓縮空氣儲能頗有蓄勢待發(fā)的發(fā)展勢頭。
儲能時長均在4小時以上，其中4h項目9個，6h項目6個，8h項目5個，5h項目4個，10h項目1個。
山東省已出現(xiàn)吉瓦級備案項目，如中電建肥城5×300MW/1800MWh鹽穴壓縮空氣儲能項目、嶧城區(qū)1000MW/5000MWh壓縮空氣儲能項目。
根據(jù)現(xiàn)階段地面系統(tǒng)的壓力參數(shù)，鹽穴壓縮空氣儲能能一般埋深在500-1100m，在有鹽穴的地方可以利用鹽穴，沒有鹽穴的地方依靠人工造穴，地質(zhì)限制小。從統(tǒng)計的35個壓氣蓄能項目來看，地下儲氣洞穴除了鹽穴，山東滕州曹莊煤礦100MW先進壓縮空氣儲能示范項目、山西基于煤礦巷道壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)等多個項目利用廢棄煤礦巷道作為儲氣庫。
在統(tǒng)計的項目中，32個項目已公開項目單位，參與單位眾多。華能集團、國家電投集團、國家能源集團、大唐集團、華電集團、電建集團、中能數(shù)科、中儲國能、中鹽集團、蘇鹽集團、豫能控股、浙能集團、巨人能源、啟迪控股、平頂山晟光儲能有限公司、國源時代、河北建投、北京未來鄉(xiāng)村科技發(fā)展有限公司、泰捷瑞儲能技術(shù)公司等。
壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)鏈已見雛形，從產(chǎn)業(yè)鏈參與方來看：
空氣壓縮機、透平膨脹機、蓄熱換熱系統(tǒng)等核心設(shè)備制造商：陜鼓動力、金通靈、沈鼓集團、杭氧股份、川空等；
儲氣儲氣洞穴資源方：中鹽集團、蘇鹽集團、雪天鹽業(yè)、同煤集團、國源時代煤炭資產(chǎn)管理有限公司等；
項目投資方：五大發(fā)電集團（華能集團、國家電投集團、國家能源集團、大唐集團、華電集團等）、電建集團、中能數(shù)科；地方投資集團（豫能控股、浙能集團、河北建投等），此外還有巨人能源、啟迪控股、平頂山晟光儲能有限公司、北京未來鄉(xiāng)村科技發(fā)展有限公司、泰捷瑞儲能技術(shù)公司等。
主要技術(shù)提供方：清華大學(xué)、中科院熱物理研究所及下屬中儲國能等。
項目建設(shè)參與方：中國能建、中國電建等施工單位。
效率與成本
按照時長要求的不同，儲能的應(yīng)用場景大致可以分為容量型（≥4h）、能量型（約1～2h）、功率型（≤30min）和備用型（≥15min）四類。
容量型儲能（長時儲能）場景包括削峰填谷或離網(wǎng)儲能等，長時儲能技術(shù)種類較多，包括抽水蓄能、壓縮空氣、儲熱蓄冷、儲氫以及各類容量型儲能電池（鈉硫電池、液流電池、鉛炭電池、鋰漿料電池等）。
按應(yīng)場景劃分的儲能類型
壓縮空氣儲能，具有規(guī)模大、壽命長、建設(shè)周期短、站址布局相對靈活等優(yōu)點，有望成為抽水蓄能在大規(guī)模儲能電站領(lǐng)域的重要補充。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)。
從目前已建成和在建的項目來看，10兆瓦的系統(tǒng)效率可達60%以，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%。造價成本上，根據(jù)中國科學(xué)院熱物理研究所公開數(shù)據(jù)，100MW的壓縮空氣儲能，初建成本在4000-5000元/千瓦，1000元/千瓦時，度電成本在0.15-0.25元之間。
11月25日，國家能源局就《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則（征求意見稿）》提出推動儲能等新興市場主體參與交易，同時提及各地按照國家要求，結(jié)合電力市場發(fā)展情況和實際需要，探索建立市場化容量補償機制。壓縮空氣儲能作為新型儲能之一，定價機制還在探索階段，若能與抽水蓄能一樣采取兩部制電價，將進一步提高其經(jīng)濟性。
未來新型儲能技術(shù)發(fā)展將朝著低成本、大規(guī)模、中長周期、耐受能力強、安全性能高的方向發(fā)展，壓縮空氣儲能具備一定的潛力，但邁向商業(yè)化的道路上仍存在不少困難，如技術(shù)仍有提升空間、標(biāo)準(zhǔn)體系仍待完善、產(chǎn)業(yè)鏈暫未成熟、定價機制尚未成型等。
