世界首次实现零碳发电 压缩空气储能装机暴增
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- 发布时间：2022-08-01 14:29:22
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5月26日，空气储能国家试验示范项目、我国首个盐穴压缩空气储能电站在江苏金坛成功并网投运。有人形象地比喻它是藏在地下1000米的城市充电宝。
这个电站由中国华能、中盐集团、清华大学等多家产学研单位，经过近十年的研发，历时两年建成世界首座非补燃式压缩空气储能电站。项目一期储能装机60兆瓦，远期规划建设规模1000兆瓦。
什么是压缩空气储能？
压缩空气储能具有装机容量大、储能周期长、系统效率高等优点，且一般可储释能上万次，寿命达40-50年，被认为是最具有广阔发展前景的大规模储能技术之一，可以与抽水蓄能相媲美。
但该技术比较适合于大型系统，需要特定的地理条件建造大型储气室，例如报废的矿井、岩洞、废弃的油井或者人造的储气罐等，因此限制了使用范围。
通常来讲，该技术原理是在用电低谷时，用电压缩空气，使电能转化为空气内能；用电高峰时，释放高压空气并驱动涡轮发电，将存储的空气压力能再次转化为机械能或者电能。
中国能源研究会储能专委会副主任兼秘书长、中关村储能产业技术联盟常务副理事长俞振华表示，目前压缩空气储能发展有重大突破，超长时的单机10MW级和100MW级压缩空气储能已经并网，正在向单机300MW规模前进。
压缩空气储能可分为传统与新型两大技术路线。光大证券报告显示，传统压缩空气储能系统（CAES）是基于燃气轮机技术开发的一种储能系统，但其依赖储气洞穴与化石燃料，系统效率较低，存储与转换过程可能会带来新污染。
该技术路线下，释放高压空气进入燃气轮机燃烧室进行发电时，通常需要同燃料一起燃烧。
压缩空气储能自上世纪70年代后期开启真正应用。1978年，全球第一座压缩空气储能电站在德国建成，随后美国、日本等国家在此领域的发展速度也在不断加快。
目前，全球真正商业化运行的压缩空气储能电站共有两座，分别为德国Huntorf电站、美国Mcintosh电站，两者装机分别为290MW和110MW。它们均是带有燃烧室和洞穴储气室的传统压缩空气储能系统。
新型压缩空气储能则通过三种技术实现进步，分别是绝热压缩空气储能、液态空气储能、超临界压缩空气储能，三者分别解决需要化石燃料补燃、储气洞穴依赖以及效率问题。
绝热压缩空气储能，是指利用蓄热回热技术回收再利用气体压缩过程所产生的压缩热，在压缩空气发电时不需再燃烧化石燃料，即非补燃式的压缩空气储能技术。目前在中国江苏金坛建设的非补燃式压缩空气储能电站，为全球首个非补燃压缩空气储能电站。
液态空气储能，是指将高压空气经蓄冷器预冷后节流液化，将电能以常压低温液态空气形式储存，同时存储压缩热，可摆脱对储气洞穴的依赖。2021年10月，国内首套10兆瓦先进压缩空气储能系统在贵州毕节并网发电，该套系统配备集气装置。
超临界压缩空气储能，是在低谷期将电能将空气压缩至超临界状态，并利用存储的冷能将超临界空气冷却液化储存；在用电高峰，液态空气加压吸热至超临界状态，并进一步吸收存储的压缩热后通过膨胀机驱动发电机发电。
根据中国科学院的相关专利说明，超临界压缩空气储能采用了必要的储热、储冷设备，系统效率比传统压缩空气储能系统更高。
中国技术突破
国内压缩空气储能技术研究起步较晚，2005年才开始发展，但进步迅速。2016年，中国建立了示范工程项目，技术进入全球先进水平。
2021年9月23日，山东肥城压缩空气储能调峰电站项目正式实现并网发电，这标志着国际首个盐穴先进压缩空气储能电站已进入正式商业运行状态。国内压缩空气储能系统在效率和成本两方面，均达到了商业化发展的水平。
去年12月，中储国能（北京）技术有限公司（下称中储国能）表示，从目前已建成和在建的项目看，兆瓦级压缩空气储能的系统效率可达52.1%，10兆瓦的系统效率可达60.2%，百兆瓦级别以上的系统设计效率可以达到70%，先进压缩空气储能系统效率能够逼近75%。此前压缩空气储能效率约在40%-50%之间。
此外，在系统规模增加后，单位投资成本也持续下降，系统规模每提高一个数量级，单位成本下降可达30%左右。
中储国能是中国科学院工程热物理研究所100MW先进压缩空气储能技术的产业化公司，专注于压缩空气储能技术的推广应用。
2020年中储国能获得中科创星、株洲高科领投的1.6亿元天使轮投资。2021年，招银国际领投，中科创星追投，联想之星、普华资本、华控基金、南京麒麟等机构跟投，融资金额达1.8亿元。
CNESA发布的《储能产业趋势》报告指出，压缩空气储能的关键技术主要包括压缩机技术、蓄热换热器技术、膨胀机技术、系统集成与控制技术等。
2021年，中国对于上述技术的研发也有突破性进展。
去年，中国科学院工程热物理所依托国家能源大规模物理储能研发中心建成了压缩机实验与检测平台。
依托该实验平台，中国科学院工程热物理所（下称中科院）研制了10MW先进压缩空气储能系统用10MW级六级间冷离心式压缩机、10MW级四级再热组合式透平膨胀级、高效超临界蓄热换热器，并应用于肥城10MW盐穴压缩空气储能商业电站。这几项产品的效率均在85%以上。
此外，中科院还攻克了100MW级先进压缩空气储能系统的宽工况组合式压缩机技术、高负荷轴流式膨胀机技术、高效蓄热换热器技术，以及系统集成与控制技术，研制出国际首套100MW系统压缩机、膨胀机和蓄热换热器，目前正在开展张家口示范系统的集成调试。
落地项目
在技术突破的基础上，越来越多的项目在逐渐落地。
2021年8月，中科院在山东肥城建成了国际首套10MW盐穴先进压缩空气储能商业示范电站，通过项目验收，并正式并网发电商业运行，系统效率达60.7%，创造了新的世界纪录。该项目由中储国能投资建设，葛洲坝中科储能技术有限公司提供设备、技术并负责工程。
中科院还在张家口市建设了国际首套100MW先进压缩空气储能国家示范项目，2021年12月底并网。该项目由巨人能源旗下张北巨人能源投资建设，中储国能提供全套设备，中国电建集团水电四局负责工程总承包。
此外，位于贵州毕节的集气装置储气10MW先进压缩空气储能系统于2021年10月完成并网发电；江苏金坛建设了60MW/300MW·h盐穴压缩空气储能示范项目，2021年10月开展了并网试验。
其中，江苏金坛项目由华能集团承担建设、调试和运维。国家电网、东方电气、哈尔滨电气、上海电气、中国能建、中国电建、中国石油、中国石化、沈鼓集团和浙建集团均参与了项目建设。
据不完全统计，自2021年以来，已有8个已签约待建压缩空气储能项目，分别位于浙江省温州市苍南县、河南叶县、江苏淮安、辽宁朝阳县、山东泰安、湖北孝感、江西瑞昌、湖北应城。
从签约方及建设方来看，主要为华能集团、中国机械设备工程股份有限公司、中科院工程热物理所、中储国能、中能建数字科技集团、葛洲坝能源重工有限公司、国家电网地方公司及项目当地企业。
来源：压缩机网
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