纯干货｜压缩空气储能技术原理、实现方法及未来展望

  本文介绍了空气压缩设备的发展状况，总结了绝热压缩设备效率的不足，分析了螺杆式空压机提升能效的重要的条件。比较了压缩空气储能所经历的传统燃气补热压缩、非燃气补热的绝热压缩、等温压缩等阶段不一样的储能原理和效率，介绍了等温压缩空气储能的实现方法和进展，并结合当前专利情况展望了未来压缩空气储能的技术发展方向。

  目前可实现商业化大规模运行的储能技术只有抽水蓄能和压缩空气储能技术。两者相比而言，压缩空气储能电站选址较灵活、对地理环境等客观条件要求宽松，因而受到愈来愈普遍的重视，有可能成为未来大规模储能技术的主要发展方向。

  目前常用的空气压缩机大致上可以分为透平式空气压缩机、活塞式空气压缩机及螺杆式空气压缩机。透平式设备结构相对比较简单，在高压下表现出很高的效率。Atlas Copco公司空压机生产技术成熟，全球占有率最高，旗下透平式空压机最大排气压力可达20 MPa;活塞式设备通过选择正真适合的密封方式，能够达到较高的压力，CompAir 公司旗下活塞式空压机最大排气压力可达41.4MPa;螺杆式压缩机由于其较高的工作效率，在压缩机领域逐渐占据了主导地位，但由于螺杆式压缩机随着压强不断升高，密封处理愈发困难，目前尚没办法实现较高压力等级。美国SullAir公司是全球最大的螺杆式空气压缩机制造厂，其旗下螺杆式空压机最大排气压力仅为1.3 MPa。

  压缩空气储能技术可分为3个阶段，第1阶段始于20世纪70年代，是以燃气发电为基础展开的。之前已有德国和美国的两个大型电站采用这种方法实现了商业化运行，但储能效率只有50%左右，且真实发电效率更低以致没有正真获得进一步推广。

  第2阶段始于20世纪90年代，是以避免无谓热量散失，提高发电效率为基础展开的。新方法摒弃燃气补热方式，利用分级压缩并增加中间热交换介质等手段将压缩过程中产生的热量储存于介质中，在发电过程中为气体补热升温所用，减少额外热量需求，来提升整体运行效率。而改良技术的大型化设计却遇到困难，成本也大幅度上升，因此这种技术并没有成功的商业化运行示范。

  第3阶段始于21世纪，以等温压缩空气储能技术为代表的新一代压缩空气储能技术被提出，通过液体活塞、液压活塞配合液压马达等技术来替代传统的燃气轮机和空压机技术发电，通过液体比热大的特点抑制气体气温变化，理论上可以大幅度提升效率。

  燃气补热的传统压缩空气储能系统是基于燃气轮机发电系统改造(如图1)而成的，在其基础之上将压缩与膨胀过程拆开，可分时完成，压缩后产生的高压气体可存储于储气室中(如图2)。

  自1949年压缩空气储能技术被Stal Laval提出至今，世界上已有2个实现商业化运行的压缩空气储能电站，第1座是位于德国洪托夫的Huntorf电站，第2座是位于美国奥拉巴马州的Mclntosh电站。日本也在北海道空知郡建成一座压缩空气储能试验电站。目前国外建成的压缩空气储能电站基本上属于此种类型，在发电环节采用燃气补热的方式提高发电效率，而储气室多利用可溶性盐层形成的地下洞穴。

  特别声明：北极星转载其他网站内容，出于传递更加多信息而非盈利之目的，同时并不意味着赞成其观点或证实其描述，内容仅供参考。版权属于原本的作者所有，若有侵权，请联系我们删除。

  北极星储能网获悉，2月2日，河南省发展和改革委员会发布河南省第四批能源领域首台（套）重大技术装备申报推荐名单的公示。300MW先进压缩空气储能系统等上榜。详情如下：关于河南省第四批能源领域首台（套）重大技术装备申报推荐名单的公示按照《国家能源局综合司关于组织并且开展第四批能源领域首台（套）

  1月30日，国家能源局正式对外发布“2023年度能源行业十大科学技术创新成果”，中储国能和中科院工程热物理所研发的300兆瓦压缩空气储能系统压缩机和膨胀机成功入选。该评选旨在落实习关于能源科学技术创新系列重要指示批示精神，坚持“四个面向”，进一步突出科学技术创新导向，助力提升能源行业年度十大

  北极星储能网获悉，2024年1月29日，山东省能源局发布关于第四批能源领域首台（套）重大技术装备推荐项目清单的公示。公告称，根据《国家能源局综合司关于组织并且开展第四批能源领域首台（套）重大技术装备申报工作的通知》要求，山东省能源局局组织并且开展了相关申报工作。经组织专家论证，推荐“主给水超声

  北极星储能网获悉，1月29日，呼和浩特市人民代表大会常务委员会发布2024年呼和浩特市政府工作报告全文。文件提到，2023年清洁能源产业集群走出示范引领新路子，金山电厂二期、天能重工、大唐清水河万家寨等项目建成投产，托清经济开发区绿色供电、中电储能独立共享储能电站、华电高端装备制造基地一期

  北极星储能网获悉，2024年1月25日，国家能源局举行新闻发布会，介绍2023年我国新型储能发展状况、全国统一电力市场体系建设情况、国际清洁能源日设立背景及我国对全球清洁能源发展贡献，并回答记者提问。能源节约和科技装备司副司长边广琦就2023年我国新型储能发展状况进行了介绍。能源节约和科技装备

  北极星储能网获悉，1月24日，国家能源局发布了重要的公告国家能源局2024年第1号。文件明确，将“山东省肥城市300MW/1800MWh压缩空气储能示范项目”等56个项目列为新型储能试点示范项目。原文如下：国家能源局公告2024年第1号为推动新型储能多元化高水平质量的发展，充分的发挥示范引领带动作用，国家能源局组织并且开展了新

  1月20日从国家标准化管理委员会获悉，由江苏电力科学研究院牵头申报的《压缩空气储能电站接入电网技术规定》国家标准正式获批立项。压缩空气储能是指在用电低谷的时候，通过压缩机把空气压缩成高压空气存储在储气装置中，在用电高峰时再释放高压空气驱动膨胀机发电。该储能方式因具备长时间、大规模储

  1月18日，山东省机关报《大众日报》，以《谱写能源绿色低碳高水平发展的山东篇章》为题，整版盘点了山东省2023年度能源转型关键性数据、标志性事件、引领性工程。中储国能肥城国际首套300MW盐穴先进压缩空气储能国家示范电站入选“山东省2023年度十大引领性工程”。本次盘点由《大众日报》和山东省

  12月23日，由研究所储能研发中心团队自主研发的“大规模先进压缩空气储能系统关键技术”顺利通过技术成果鉴定。鉴定会由中国工程热物理学会组织，鉴定委员会由杨勇平院士、宣益民院士、何雅玲院士、王秋良院士、姜培学院士和朱俊强院士及来自高校、企业、科研院所等15位专家组成，杨勇平院士担任主任。

  1月12日，中国华能发布华能新能源公司阜康市华能100万光伏+压缩空气储能100MW/1000MWh项目储能电站地面设备采购招标公告。项目位于新疆昌吉州阜康市甘河子镇上户沟哈萨克民族乡，主要采购100MW/1000MWh压缩空气储能系统。本标段包括压缩空气储能系统所需设备和材料采购供应、运输（含保险）、卸车、保

  近日，中国能建中电工程西北院中标甘肃酒泉玉门300MW压缩空气储能电站示范工程地上工程EPC总承包项目，甘肃酒泉玉门300MW压缩空气储能电站示范工程是全球首台（套）300兆瓦级人工硐室压缩空气储能项目，2023年12月成功入选国家能源局“新型储能试点示范项目”，标志着我国新型储能从研发示范阶段向快速

  北极星储能网获悉，2月5日，五部门联合印发《推动铁路行业低碳发展实施方案》，其中明白准确地提出：大力开发推广“源、网、车、储”一体化新技术。积极探索推广自洽式风光氢储绿色能源供电新模式和优化运用传统电气化制式。推进新能源在牵引变电所和牵引网分布式接入。推动再生制动能量自行吸收、同相供电、

  北极星储能网获悉，1月18日，四川省经济和信息化厅发布关于印发《促进光伏产业高水平发展的实施建议》（以下简称《意见》）的通知。《意见》指出，支持企业以“揭榜挂帅”“赛马”等方式开展核心技术攻关和科技成果转化，重点突破合成高纯石英砂、大尺寸超薄硅片、高品质银粉、POE胶膜粒子、大规模储能

  逐“绿”前行能源转型再提速在山东省海阳市，冬季供暖用上了核能；在广东省佛山市，氢能共享自行车投入运营……各地积极稳妥推进碳达峰碳中和，加快推进能源绿色低碳转型，做大做强绿色能源产业。绿色能源也称清洁能源，包括可再次生产的能源和核能等。国家能源局最新多个方面数据显示，今年前三季度，中国可再生能源装

  北极星储能网从广东省投资项目在线GWh大规模储能用AGM铅碳电池智造项目备案通过。乐昌市27GWh大规模储能用AGM铅碳电池智造项目所在地位于韶关市乐昌市廊田镇乐昌产业转移工业园内，建筑设计企业为乐昌云太能源科技有限公司。项目总投资517507万元

  氢储能和电化学储能是未来大规模储能的两个主要方向。——天津大学材料科学与工程学院特聘研究员陈亚楠教授2023年10月31日至11月2日，SNEC第八届(2023)国际储能技术和装备及应用(上海)大会在上海举行。会上，天津大学材料科学与工程学院特聘研究员陈亚楠教授带来题为“面向大规模储能的低成本长寿命储

  北极星储能网获悉，10月26日，青海省发改委发布“关于全力支持我省储能行业发展的提案”答复函，按照“十四五”新能源装机超过6000万千瓦，利用率保持在90%以上合理水平的要求，对全省新型储能进行规划布局，源、网、荷侧将分别建设100万千瓦、560万千瓦、10万千瓦的新型储能，2025年新型储能装机规模

  2023年6月28日，《中国可再次生产的能源发展报告2022》《抽水蓄能产业高质量发展报告2022》发布会在京召开。中国水力发电工程学会常务副理事长、秘书长郑声安在致辞中讲到：“水电是重要的清洁可再次生产的能源，不仅生产大量绿色低碳电量，而且发挥着逐渐重要的灵活调节和储能作用，为新能源大规模接入电力系统安全稳

  据北极星储能网统计，2023年3月共有21个储能系统、储能项目EPC以及储能电池、设备等采购项目开标，总规模超1.7GW/5.84GWh。3月共有1.29GW/2.86GWh储能EPC开标，其中以国家电投开标顶级规模，达到542MW/1084MWh。总的来看，3月储能EPC平均报价1.68元/Wh，最高报价1.837元/Wh。而储能系统报价再次下调，3

  北极星储能网获悉，2023年4月12日举行“权威部门话开局”系列主题新闻发布会，国家能源局介绍“全面落实党的二十大精神深入推动能源高水平发展”有关情况，并答记者问。国家能源局新能源和可再生能源司司长李创军表示，能源是碳达峰碳中和的重点领域，贯彻落实党中央、国务院决策部署，我们坚持从中国

  北极星储能网获悉，3月3日，河北省科学技术厅发布关于印发《河北省科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2023-2030年）》的通知。《方案》中提到，面向碳达峰碳中和重大创新需求和科技前沿，积极对接国家部署，结合我省资源环境禀赋、产业布局、发展阶段等，聚焦新能源技术、先进储能技术、二氧化碳高效捕集

  北极星储能网获悉，11月15日，内蒙古自治区人民政府印发《内蒙古自治区“十四五”科学技术创新规划》。其中在大规模储能方面，提出要推动大规模储能领域技术攻关和有关技术示范应用，推进源网荷储一体化协调运行。发挥大规模储能对于缓解缺电、促进新能源消纳和深度调峰等方面作用，统筹不同调节周期储能技