中國儲能網(wǎng)訊：在地下千米的巖層深處，一座能夠儲存百萬度電能的“巨型充電寶”正在悄然改寫世界能源格局。當16兆帕的高壓成功沖破技術(shù)壁壘，當100兆瓦電力持續(xù)穩(wěn)定輸出4小時，中國在空氣儲能這一賽道上，以令全球矚目的“加速度”一路疾馳。從年初湖北應(yīng)城300兆瓦示范工程刷新世界紀錄，到日前蘭石重裝斬獲肥城項目9996萬元大單，短短數(shù)月內(nèi)，多項重磅成果接連涌現(xiàn)。而在這場意義非凡的能源革命背后，空氣儲能壓縮機作為核心“心臟”設(shè)備，正憑借100%國產(chǎn)化的突破性進展，向世界揭秘中國在全球儲能競賽中的制勝密碼。
化空氣為超級電池 空氣儲能的中國答卷
當全球還在為儲能技術(shù)路線爭論不休時，中國已經(jīng)用實實在在的項目實踐證明：空氣儲能正從實驗室走向能源革命的主戰(zhàn)場。
目前，在內(nèi)蒙古蘇尼特左旗廣袤的草原之下，一組人工地下硐室正進行著一場顛覆傳統(tǒng)認知的能量游戲。在電網(wǎng)低谷時段，富余的電能驅(qū)動壓縮機啟動，將空氣壓縮至16兆帕的高壓并儲存起來。而當用電高峰來臨，高壓空氣被釋放，推動膨脹機發(fā)電，以100兆瓦的功率持續(xù)供電4小時。這種被形象地稱為“空氣變電池”的空氣儲能技術(shù)，其核心原理在于實現(xiàn)電能-壓縮能-電能的循環(huán)轉(zhuǎn)換。盡管這一過程中存在多次能量轉(zhuǎn)換帶來的損耗，但它所具備的削峰填谷、應(yīng)急調(diào)峰等功能，對于構(gòu)建新型電力系統(tǒng)而言，有著遠超能耗損失本身的重大價值。
《2025中國新型儲能行業(yè)發(fā)展白皮書》（以下簡稱《白皮書》）明確指出，空氣儲能被列為最具發(fā)展前景的大規(guī)模儲能技術(shù)。一個極具說服力的數(shù)據(jù)是，在今年全國新列入的14個儲能項目中，空氣儲能項目占比高達50%。這一數(shù)據(jù)背后，彰顯的是中國對“雙碳”目標的堅定踐行。湖北應(yīng)城300兆瓦級壓氣儲能示范工程創(chuàng)造了單機功率、儲能規(guī)模、轉(zhuǎn)換效率三項世界紀錄，并且關(guān)鍵裝備實現(xiàn)了100%國產(chǎn)化。江蘇金壇60兆瓦級壓氣儲能項目更是實現(xiàn)了非補燃技術(shù)的全球首秀，系統(tǒng)效率突破70%。當全球還在為儲能技術(shù)路線爭論不休時，中國已經(jīng)用實實在在的項目實踐證明：空氣儲能正從實驗室走向能源革命的主戰(zhàn)場。
在整個空氣儲能系統(tǒng)中，空氣儲能壓縮機堪稱“心臟”級的關(guān)鍵裝備。陜鼓集團總工程師王勇曾形象地比喻：“如果把儲能系統(tǒng)比作人體，那么壓縮機就是將電能轉(zhuǎn)化為‘肌肉能量’的核心器官?！钡諝鈨δ軌嚎s機的工作機理并不復(fù)雜：在電網(wǎng)用電低谷，利用多余的電力驅(qū)動壓縮機，將空氣壓縮并存儲；而在用電高峰時，釋放高壓空氣推動發(fā)電設(shè)備，實現(xiàn)電能在時間和空間上的靈活轉(zhuǎn)移?？梢哉f，這種能量轉(zhuǎn)換過程的效率與可靠性，直接決定了整個儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟性與實用性。
與傳統(tǒng)電池儲能相比，空氣儲能具有三大天然優(yōu)勢：在規(guī)模方面，單站容量可達百兆瓦級，是鋰電池儲能電站的10倍以上；在壽命上，壓縮機能夠穩(wěn)定運行30年，遠超鋰電池5-8年的更換周期；從環(huán)保角度來看，其全生命周期實現(xiàn)零污染物排放，徹底解決了電池儲能面臨的重金屬污染難題。這也很好地解釋了為何《白皮書》預(yù)測，到2030年空氣儲能裝機占比將突破30%，成為支撐碳達峰、碳中和“3060”目標的主力技術(shù)。
發(fā)力技術(shù)創(chuàng)新 加快應(yīng)用落地
值得一提的是，先進的空氣儲能技術(shù)還能夠與風能、太陽能等不穩(wěn)定的清潔能源協(xié)同運作，進一步增強了能源供應(yīng)的韌性。
陜鼓集團在空氣儲能領(lǐng)域的探索，極具代表性。該公司總經(jīng)理王建軒在接受中國工業(yè)報記者采訪時介紹，陜鼓基于能源互聯(lián)島基礎(chǔ)，創(chuàng)新推出的EISS4.0能源互聯(lián)島方案，融入了先進的空氣儲能技術(shù)。該方案在用電低谷時段，借助壓縮機將空氣壓縮存儲。用電高峰時，釋放壓縮空氣驅(qū)動發(fā)電設(shè)備，不僅有效平衡了電力供需，還大幅提升了能源利用的穩(wěn)定性與可靠性?！爸档靡惶岬氖?，這項技術(shù)還能夠與風能、太陽能等不穩(wěn)定的清潔能源協(xié)同運作，進一步增強了能源供應(yīng)的韌性?！?/span>
王建軒以鋼廠為例進行了詳細說明：“以一年產(chǎn)能處于400-500萬噸區(qū)間的鋼廠來說，其每年的耗電量高達10億度左右，節(jié)能降耗已經(jīng)成為工業(yè)企業(yè)生存和長遠發(fā)展的核心命題。同時，錯峰用電作為一項重要舉措，受到國家電網(wǎng)的大力支持，這對于保障供給側(cè)的用電安全有著重要意義?！?/span>
實際應(yīng)用成果是對技術(shù)實力的最佳證明。在湖北應(yīng)城全球首臺（套）300兆瓦級空氣儲能示范電站項目中，陜鼓集團提供的核心壓縮機組發(fā)揮了關(guān)鍵作用，助力該項目一舉創(chuàng)造了單機功率、儲能規(guī)模、轉(zhuǎn)換效率三項世界紀錄，充分彰顯了陜鼓在空氣儲能領(lǐng)域的雄厚技術(shù)實力。
記者還了解到，從類型與結(jié)構(gòu)來看，空氣儲能壓縮機呈現(xiàn)出多樣化的特點。離心式壓縮機憑借大流量、中高壓的出色適配能力，成為當下大型儲能項目的主流選擇，像江蘇金壇300兆瓦壓氣儲能項目便采用了此類壓縮機。吉瑞石油天然氣工程有限公司離心機技術(shù)負責人楊樹茂表示，隨著天然氣管道朝著高壓力、大口徑、大流量的方向發(fā)展，離心式壓縮機的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛。以今年新推出的管道搶修用的車載壓縮機為例，就具備諸多優(yōu)點。此外，在儲氣庫建設(shè)方面，國內(nèi)以往多是小規(guī)模分期建設(shè)，如今開始直接建設(shè)大型儲氣庫，類型也日益豐富，建設(shè)經(jīng)驗也在不斷積累，目前最大的儲氣庫能存儲幾百億立方米天然氣。在儲氣庫建設(shè)中，離心壓縮機扮演著至關(guān)重要的角色，例如在歐洲、俄羅斯等地的大型儲氣庫中，使用離心機作為主設(shè)備效果良好。
國產(chǎn)力量崛起 從研發(fā)到實踐的全面突破
我國在新型空氣儲能技術(shù)領(lǐng)域已處于國際先進水平，從技術(shù)研發(fā)到工程示范，均引領(lǐng)全球發(fā)展。
近年來，國內(nèi)企業(yè)與科研機構(gòu)在空氣儲能壓縮機技術(shù)研發(fā)與項目應(yīng)用方面成果豐碩。沈鼓集團自2018年起針對儲能電站用離心壓縮機展開深入鉆研，成功攻克多項關(guān)鍵技術(shù)難題，并牽頭完成60兆瓦非補燃式空氣儲能電站壓縮機組的研制工作。該機組隨后應(yīng)用于江蘇金壇60兆瓦/300兆瓦時鹽穴空氣儲能發(fā)電國家示范項目，其運行流程緊密貼合電網(wǎng)調(diào)峰需求。在低谷儲電、高峰發(fā)電過程中，沈鼓集團設(shè)計的多軸離心壓縮機組系統(tǒng)，不僅滿足了高溫儲熱需求。還能應(yīng)對寬背壓調(diào)節(jié)難題，適用于頻繁啟停工況。此外，沈鼓集團還開發(fā)出儲能系列模型機，優(yōu)化機組氣動設(shè)計，研究抗疲勞與轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性計算方法，確保機組使用壽命。通過構(gòu)建智能仿真控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機組全自動控制，滿足特殊技術(shù)要求。該壓縮機關(guān)鍵技術(shù)已在多個項目中成功應(yīng)用，為我國能源轉(zhuǎn)型注入強大動力。
中國科學院工程熱物理研究所同樣取得重大突破，其研發(fā)的河北省張家口國際首套百兆瓦級先進空氣儲能示范項目壓縮機，通過具有CNAS資質(zhì)的第三方測試。該壓縮機最高排氣壓力達100.333巴，變工況范圍為18%-118%，最高效率達87.5%，達到國際領(lǐng)先水平。研究所歷經(jīng)多年努力，自主創(chuàng)新解決一系列設(shè)計與制造難題，突破多項關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的多級寬負荷壓縮機，為我國空氣儲能技術(shù)發(fā)展樹立新的里程碑。
展望未來，空氣儲能壓縮機將朝著更高效率、更大功率密度、智能化控制、材料與制造創(chuàng)新以及成本降低與產(chǎn)業(yè)化的方向持續(xù)邁進。
在效率提升上，非補燃技術(shù)成為主流發(fā)展趨勢，借助超臨界儲熱、熔鹽儲熱等前沿技術(shù)，進一步提升壓縮熱回收效率，向系統(tǒng)效率80%的目標發(fā)起沖擊。功率密度方面，單機功率將從目前的300兆瓦級邁向600兆瓦級，滿足百兆瓦級電站不斷增長的需求。智能化控制領(lǐng)域，集成AI算法與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)壓縮機全生命周期健康管理與自適應(yīng)調(diào)節(jié)，提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性。材料與制造創(chuàng)新層面，3D打印技術(shù)將助力制造復(fù)雜流道葉輪，航空技術(shù)的引入將進一步提升壓縮機性能。成本控制與產(chǎn)業(yè)化進程中，隨著項目裝機量的快速增長，壓縮機單位成本有望下降20%-30%，國產(chǎn)化率的不斷提升也將進一步降低成本，推動技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
中科院工程熱物理研究所研究員陳海生指出，我國在新型空氣儲能技術(shù)領(lǐng)域已處于國際先進水平，從技術(shù)研發(fā)到工程示范，均引領(lǐng)全球發(fā)展。他認為，未來空氣儲能商業(yè)化將進入規(guī)?；l(fā)展階段，但目前系統(tǒng)效率、規(guī)模及成本仍有提升空間。
空氣儲能壓縮機作為實現(xiàn)大規(guī)模物理儲能的核心裝備，其技術(shù)的每一次進步都在推動空氣儲能朝著高效化、低成本化、智能化的方向大步邁進。在“雙碳”目標的引領(lǐng)下，以及新型電力系統(tǒng)建設(shè)的浪潮中，空氣儲能壓縮機將在電網(wǎng)調(diào)峰、可再生能源消納等關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)揮不可替代的重要作用，成為構(gòu)建零碳能源體系的堅實支柱。
