中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：7月24日-25日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合河北省釩鈦行業(yè)協(xié)會(huì)等主辦的2025全國(guó)液流電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)暨第五屆全國(guó)新型儲(chǔ)能技術(shù)及工程應(yīng)用大會(huì)在成都圓滿召開(kāi)。
大會(huì)以“聚焦液流電池技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”為主題，針對(duì)液流電池及新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題展開(kāi)充分探討，分享前沿技術(shù)路線、上下游供應(yīng)鏈體系、智能化系統(tǒng)集成方案、創(chuàng)新商業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例以及新產(chǎn)品與解決方案。
在7月25日上午進(jìn)行的物理儲(chǔ)能與氫儲(chǔ)能專場(chǎng)論壇中，中能建數(shù)字科技集團(tuán)有限公司儲(chǔ)能技術(shù)成套中心副主任李季做了題為《中國(guó)能建壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)與工程實(shí)踐》的主題報(bào)告演講。
以下內(nèi)容根據(jù)大會(huì)發(fā)言整理提煉，僅供參考。
中能建數(shù)字科技集團(tuán)有限公司儲(chǔ)能技術(shù)成套中心副主任李季
李季：尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位同仁上午好！我是數(shù)科集團(tuán)李季，本次匯報(bào)的題目是《中國(guó)能建壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)與工程實(shí)踐》。
匯報(bào)分四個(gè)部分，先向大家介紹下數(shù)科集團(tuán)。
數(shù)科集團(tuán)是中能建全資子公司，是中能建“數(shù)字化轉(zhuǎn)型和科技強(qiáng)企”的主要載體，主營(yíng)業(yè)務(wù)主要有新型儲(chǔ)能業(yè)務(wù)、數(shù)字化業(yè)務(wù)、調(diào)試運(yùn)維業(yè)務(wù)、電商業(yè)務(wù)以及地?zé)針I(yè)務(wù)。作為壓氣儲(chǔ)能領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，以“鍛造全世界最好的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)，建設(shè)新時(shí)代卓越的科技創(chuàng)新企業(yè)”為目標(biāo)，秉持“全自主化、全產(chǎn)業(yè)鏈、全國(guó)產(chǎn)化、全開(kāi)放式”的“四全”合作理念，發(fā)揮“研投建營(yíng)數(shù)”一體化優(yōu)勢(shì)，聚力打造全球領(lǐng)先的“中國(guó)能建壓氣儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案”，成功在湖北應(yīng)城建成世界首座300MW壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程，并與2025年1月9日成功發(fā)布“能儲(chǔ)一號(hào)”品牌。
第二部分是研究背景
隨著2020年9月雙碳目標(biāo)的提出，2021年3月以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)提出，電力行業(yè)的電源結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)形態(tài)發(fā)生了巨大變化。由于“兩高兩抵”特性，給電力系統(tǒng)帶來(lái)沖擊，也影響了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，為了提高電網(wǎng)安全性，助力大比例新能源消納，大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)物理儲(chǔ)能成為必然選擇，也將成為新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐。
目前，國(guó)內(nèi)主流儲(chǔ)能型式有抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能。該圖展示了典型不同儲(chǔ)能類型的性能參數(shù)對(duì)比表，從圖中可以看出，壓縮空氣儲(chǔ)能具有儲(chǔ)能功率大、時(shí)間長(zhǎng)、成本低、壽命長(zhǎng)、布置靈活、建設(shè)周期段、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，是真正意義上的環(huán)境友好型全綠色零碳電站，同時(shí)可為系統(tǒng)提供調(diào)頻、調(diào)相、旋轉(zhuǎn)備用、黑啟動(dòng)等輔助服務(wù)功能，并可廣泛應(yīng)用在沙戈荒能源大基地、鹽穴資源富集區(qū)、用電負(fù)荷中心等應(yīng)用場(chǎng)景。
自1949年被提出，壓縮空氣儲(chǔ)能經(jīng)歷傳統(tǒng)補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能到非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展階段。國(guó)外已投產(chǎn)商運(yùn)的壓縮空氣儲(chǔ)能電站有兩個(gè)，第一個(gè)是德國(guó)Huntorf電站，于1978年投產(chǎn)，是補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能電站。第二個(gè)商業(yè)電站是美國(guó)阿拉巴馬州的Mclntosh電站，于1991年投產(chǎn)，也是補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能電站，不同之處在于該系統(tǒng)利用了煙氣余熱來(lái)提高鹽穴出來(lái)的空氣溫度，提高了系統(tǒng)循環(huán)效率。
國(guó)內(nèi)壓縮空氣儲(chǔ)能電站經(jīng)歷了500kW、1MW、10MW、60MW、100MW等級(jí)的發(fā)展歷程，其技術(shù)路線均采用非補(bǔ)燃式，且朝著大容量、絕熱壓縮方向發(fā)展。目前已建和在建的項(xiàng)目主要有安徽蕪湖500kW壓儲(chǔ)電站、貴州畢節(jié)10MW壓儲(chǔ)電站、江蘇金壇60MW壓儲(chǔ)電站、河北張家口100MW壓儲(chǔ)電站、以及中能建投資建設(shè)的湖北應(yīng)城300MW級(jí)、甘肅酒泉300MW、山東泰安350MW、陜西銅川350MW的非補(bǔ)燃式壓儲(chǔ)電站，以及其它集團(tuán)投資的如國(guó)信淮安2x300MW、華能金壇二期2x350MW、中電建肥城2x300MW的壓儲(chǔ)電站。
壓縮空氣儲(chǔ)能作為一種大型物理儲(chǔ)能技術(shù)，用電低谷時(shí)，將電能解耦為壓力勢(shì)能和熱能，用電高峰時(shí)，將壓力勢(shì)能和熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。目前，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包含7大系統(tǒng)，分別是高壓儲(chǔ)氣系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)、壓縮換熱系統(tǒng)、熱量存儲(chǔ)系統(tǒng)、膨脹換熱系統(tǒng)、膨脹發(fā)電系統(tǒng)以及控制調(diào)度系統(tǒng)。
第三部分是中國(guó)能建壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案
在聚焦大容量壓縮空氣儲(chǔ)能之初，也就是2020年，就在考慮如何充分結(jié)合中國(guó)能建的優(yōu)勢(shì)，即全產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同優(yōu)勢(shì)、面向多場(chǎng)景的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)、工程化領(lǐng)域快速切換優(yōu)勢(shì)等，同時(shí)又能夠利于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，便于電力系統(tǒng)直接調(diào)度、可快速迭代更多容量機(jī)型、可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)自主化以及可接續(xù)傳統(tǒng)火電裝備產(chǎn)業(yè)，最終確定以系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、效率高、經(jīng)濟(jì)性好、可大規(guī)模工程化為目標(biāo)，在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行充分研究論證，并對(duì)國(guó)內(nèi)大型裝備制造企業(yè)進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，中能建聚焦研發(fā)300MW級(jí)大容量長(zhǎng)時(shí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。這也是300MW級(jí)壓儲(chǔ)電站的首次提出，通過(guò)規(guī)?；慕ㄔO(shè)，可以有效降低單位千瓦造價(jià)、提升系統(tǒng)效率、更符合新型電力系統(tǒng)對(duì)大規(guī)模新能源消納和大峰谷差調(diào)峰的需求。
關(guān)于大容量壓儲(chǔ)電站技術(shù)路線選擇，主流有兩種，一種是“中溫絕熱壓縮”技術(shù)方案，采用高壓熱水儲(chǔ)熱；另外一種是“高溫絕熱壓縮”技術(shù)方案，采用“帶壓熱水+熔融鹽”聯(lián)合儲(chǔ)熱。因此，形成了中能建具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“絕熱壓縮+寬溫儲(chǔ)熱+地下儲(chǔ)氣庫(kù)”的技術(shù)路線，也是今后最適合大規(guī)模市場(chǎng)化推廣的技術(shù)路線。
針對(duì)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，主要有三個(gè)方面，地上工程的壓縮和發(fā)電環(huán)節(jié)、儲(chǔ)換熱環(huán)節(jié)，地下工程的儲(chǔ)氣環(huán)節(jié)，并提出“地下決定成敗，地上決定好壞”。
針對(duì)新技術(shù)攻關(guān)，我們從需求中提煉科學(xué)問(wèn)題，再將之分解成一個(gè)個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)試驗(yàn)平臺(tái)的驗(yàn)證，最終應(yīng)用于工程示范中。針對(duì)科學(xué)問(wèn)題，第一是掌握大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中物質(zhì)流和能量流的低阻傳遞、高效儲(chǔ)存的交互響應(yīng)與協(xié)同耦合機(jī)制；第二是循環(huán)高壓荷載作用下大容量?jī)?chǔ)氣庫(kù)巖石變形理論和密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論?；诖?，從五點(diǎn)開(kāi)展了關(guān)鍵技術(shù)研究，并建立了四大實(shí)驗(yàn)室，最后應(yīng)用于湖北應(yīng)城、甘肅酒泉、山東泰安、陜西銅川的示范工程中。
第一是系統(tǒng)參數(shù)定制及優(yōu)化方面。根據(jù)大容量壓縮空氣儲(chǔ)能電站的熱物理特性，對(duì)壓縮系統(tǒng)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、膨脹做功系統(tǒng)進(jìn)行全流程建模分析，研究并掌握了各系統(tǒng)變量對(duì)電站技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性的影響規(guī)律，通過(guò)能流分析了各系統(tǒng)的能耗及?損失特點(diǎn)，可快速完成系統(tǒng)參數(shù)定制及優(yōu)化，確保整套系統(tǒng)電電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最優(yōu)。
第二是多級(jí)串并聯(lián)大容量高壓力高效率空氣壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)。針對(duì)壓縮系統(tǒng)需求，定制化開(kāi)發(fā)了適用于大容量壓縮空氣儲(chǔ)能電站不同壓力、溫度參數(shù)的系列化產(chǎn)品。采用大流量軸流壓縮機(jī)+高壓力離心壓縮機(jī)多段串并聯(lián)組合方案，滿足大容量壓縮空氣儲(chǔ)能電站儲(chǔ)能需求。
第三是大容量寬負(fù)荷高效空氣膨脹發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)。共同研制適用于頻繁啟停工況的空氣膨脹發(fā)電機(jī)組，采用單列串聯(lián)布置膨脹機(jī)方案，絕熱效率可達(dá)92%以上。
第四是多介質(zhì)寬溫儲(chǔ)換熱技術(shù)。自主研發(fā)了適合工程化推廣的高壓熱水儲(chǔ)熱系統(tǒng)、熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，聯(lián)合研發(fā)了大容量球形高壓儲(chǔ)熱罐、新型翅片管式換熱器。與北工大聯(lián)合開(kāi)發(fā)了“低熔點(diǎn)混合熔鹽”，應(yīng)用于高溫絕熱壓縮技術(shù)路線中。
第五是數(shù)字化網(wǎng)儲(chǔ)協(xié)同調(diào)控技術(shù)。針對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能電站頻繁啟停的特點(diǎn)，設(shè)備關(guān)鍵部件壽命分析，特殊設(shè)計(jì)，并根據(jù)壓縮機(jī)組、空氣透平發(fā)電機(jī)組運(yùn)行特性，完成了電站控制技術(shù)研究、仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、智能電廠設(shè)計(jì)。
第六是大規(guī)模變壓深地儲(chǔ)氣方案。針對(duì)天然鹽穴，掌握了深層鹽穴選址評(píng)估、水溶法快速成腔、大口徑井筒工程。針對(duì)人工硐室，掌握了硬質(zhì)巖選址評(píng)估、大型硐室開(kāi)挖方案、地下儲(chǔ)氣空間柔性密封技術(shù)、硐室狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
通過(guò)上述技術(shù)研發(fā)和工程實(shí)踐，數(shù)科集團(tuán)形成了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)工藝包，承擔(dān)國(guó)家重大科技專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、省級(jí)自然科學(xué)基金、中國(guó)能建重大科技專項(xiàng)“揭榜掛帥”等科研項(xiàng)目共計(jì)15余項(xiàng)，編制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)70部，共發(fā)表科技論文50余篇。
第四部分是工程實(shí)踐。
第一個(gè)項(xiàng)目是湖北應(yīng)城300MW級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程。建設(shè)規(guī)模300MW，儲(chǔ)能容量1500MWH，儲(chǔ)能8h，釋能5h，采用非補(bǔ)燃式中溫絕熱壓縮技術(shù)路線，儲(chǔ)熱介質(zhì)采用帶壓熱水，儲(chǔ)氣裝置采用65萬(wàn)立方的地下鹽穴，整體系統(tǒng)效率約70%。該項(xiàng)目創(chuàng)造了單機(jī)功率、儲(chǔ)能規(guī)模、轉(zhuǎn)化效率3項(xiàng)世界記錄，數(shù)十項(xiàng)國(guó)際首創(chuàng)、全球首次突破。項(xiàng)目于2023年2月1日正式開(kāi)工，2024年4月9日并網(wǎng)成功，最終到2024年12月22日實(shí)現(xiàn)全容量并網(wǎng)。
該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了數(shù)十項(xiàng)國(guó)際首創(chuàng)，并于2025年1月9日，成功發(fā)布“能儲(chǔ)一號(hào)”品牌，標(biāo)志著中國(guó)壓氣儲(chǔ)能技術(shù)率先進(jìn)入 300 兆瓦級(jí)工程化新時(shí)代，引領(lǐng)我國(guó)登上新型儲(chǔ)能世界之巔。
第二個(gè)項(xiàng)目是甘肅酒泉300MW級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程。建設(shè)規(guī)模300MW，儲(chǔ)能容量1800MWH，儲(chǔ)能8h，釋能6h，采用非補(bǔ)燃式高溫絕熱壓縮技術(shù)路線，儲(chǔ)熱介質(zhì)采用低熔點(diǎn)熔融鹽+帶壓熱水，儲(chǔ)氣裝置采用人工硐室。
該項(xiàng)目是人工硐室的首次應(yīng)用示范，為最大承壓型人工硐室。
第三個(gè)項(xiàng)目是山東泰安350MW鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程。建設(shè)規(guī)模350MW，儲(chǔ)能容量1400MWH，儲(chǔ)能8h，釋能4h，采用非補(bǔ)燃式中溫絕熱壓縮技術(shù)路線，儲(chǔ)熱介質(zhì)采用帶壓熱水，儲(chǔ)氣裝置采用地下鹽穴。該項(xiàng)目充分利用泰安的鹽穴資源、合理規(guī)劃能源發(fā)展布局，打造電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能開(kāi)發(fā)模式。
第四個(gè)項(xiàng)目是陜西銅川350MW壓縮空氣儲(chǔ)能示范工程。建設(shè)規(guī)模350MW，儲(chǔ)能容量1400MWH，儲(chǔ)能6h，釋能4h，采用非補(bǔ)燃式中溫絕熱壓縮技術(shù)路線，儲(chǔ)熱介質(zhì)采用帶壓熱水，儲(chǔ)氣裝置為人工硐室。該項(xiàng)目首次采用大罐式儲(chǔ)氣方案，有力促進(jìn)相關(guān)基礎(chǔ)理論研究和工程實(shí)踐。
第五個(gè)項(xiàng)目是正在開(kāi)展前期的甘肅酒泉敦煌660MW壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程。建設(shè)規(guī)模660MW，儲(chǔ)能容量2640MWH，儲(chǔ)能8h，釋能暫定4h，采用非補(bǔ)燃式高溫絕熱壓縮技術(shù)路線，儲(chǔ)熱介質(zhì)采用熔融鹽+帶壓熱水，儲(chǔ)氣裝置采用人工硐室。該項(xiàng)目的主機(jī)參數(shù)超過(guò)現(xiàn)有參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了更高參數(shù)、更大容量、更高效率的應(yīng)用示范，助力推進(jìn)600MW級(jí)壓儲(chǔ)項(xiàng)目商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
我的匯報(bào)到此結(jié)束。謝謝大家！
