据央视近日报道，我国自主研发的首套10兆瓦先进压缩空气储能系统，经过4000个小时的试验运行，在贵州毕节正式并网发电。8月31日，江苏金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目并网试验成功，这是世界首座非补燃压缩空气储能电站。
△贵州毕节10兆瓦先进压缩空气储能项目
一个个压缩空气储能电站并网试验成功，标志着我国新型储能技术的研发和应用取得重大突破。政策的支持，也为压缩空气储能提供了良好的发展环境。
01
什么是压缩空气储能？
从能量的角度分类，储能技术主要可以分为热储能、电储能和氢储能几大类，其中电储能包括机械储能、电化学储能和电磁储能，是最常用的储能方式。压缩空气储能属于机械储能。
压缩空气储能技术是从上世纪50 年代发展起来的，世界上最先商业运行的两个压缩空气储能电站，分别是德国的Huntorf电站、美国Mcintosh电站。
△德国Huntorf电站
压缩空气储能系统是以高压空气压力能作为能量储存形式，并在需要时通过高压空气膨胀做功来发电的系统，其技术原理发展自燃气轮机。
△压缩空气储能系统
图源：中科院之声
压缩空气储能是一种能够实现大容量和长时间电能存储的技术。
工作原理是：电网负荷低谷期用电能将空气高压密封在矿井、气井、山洞或储气罐中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电。压缩空气储能技术成熟，在规模上仅次于抽水蓄能，如德国一座电站的规模达到290MW。
△压缩空气储能系统
压缩空气储能目前还是新储能技术，在2020年全球储能装机占比0.2%，国内装机占比仅0.03%。
△2020年压缩空气储能装机比例
传统的压缩空气储能系统必须同燃气轮机电站配套使用，依赖燃烧化石燃料提供热源，而且需要特定的地理条件建造大型储气室，从而限制了其应用范围。2020年后，超临界压缩空气储能关键技术（10MW/100MWh和100MW/800MWh）实现突破，并进行了项目示范。
压缩空气储能技术以其储能容量大、寿命长、效率高、安全可靠等特点被视为一种极具潜力的大规模储能技术。2025年之前有望实现应用推广。
02
中国压缩空气储能
2019年月31日，工信部发布《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2019年版）》，压缩空气储能系统也被列入。要求每套额定功率≥100MW；系统效率≥65%；寿命≥30 年。
7月23日，发改委、能源局印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》明确，坚持储能技术多元化，推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用，实现压缩空气、液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期。
10月，中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》明确，加强电化学、压缩空气等新型储能技术攻关、示范和产业化应用。
2013年至今，国内多个压缩空气储能示范项目落地。
2013年
廊坊1.5MW超临界压缩空气储能示范项目
国内第一套1.5MW超临界压缩空气储能系统，由中科院工程热物理研究所承担的北京市科技计划重大课题“超临界压缩空气储能系统研制”项目经费资助，于2013年在河北廊坊建成，系统效率达到了52.1%，被评价为“我国压缩空气储能的一项重要突破，达到国际领先水平”。
2014年
安徽芜湖500kW压缩空气储能示范项目
项目由国家电网投资3000万元兴建，项目技术参与单位包括中国科学院理化技术研究所、清华大学电机系储能团队及中国电力科学研究院等单位，项目于2014年11月首次发电成功，储能效率为33%。
2017年
贵州毕节10MW压缩空气储能示范项目
该项目在2017年5月开始系统联合调试，于2021年10月正式并网发电。项目在满负荷发电状态下，每小时可发1万度的电能，能同时满足3000多户居民的用电需要，并起到电网调峰的作用。该10兆瓦压缩空气储能系统最大储能容量40兆瓦时，最大发电功率10兆瓦，系统额定效率为60.2%。
2018年
同里综合能源服务中心内500kW液态空气储能示范项目
该项目是国家电网在江苏省苏州市吴江区同里镇建设的综合能源服务中心内的500kW液态空气储能示范项目，可为园区提供500kWh电力，夏季供冷量约2.9GJ/天，冬季供暖量约4.4GJ/天。
2021年
山东肥城压缩空气储能调峰电站项目
项目于2020年底开工建设，2021年9月23日一期10MW机组建成并网。该项目是山东省2020年重大项目，由葛洲坝中科储能技术有限公司提供设备、技术并负责工程实施。电站地上部分占地20亩，地下部分利用“东采1-2-3-4”四口井建设1个总容量50万立方米盐穴腔体，可容载装机200MW以上。
2021年
金坛盐穴压缩空气储能项目
项目位于江苏常州金坛区，项目采用中盐集团地下盐矿采盐形成的废弃空穴作为储气空间。预计投资将达55亿元，分三期进行。由中盐集团、清华大学及中国华能三方共同投资建设，该项目于2017年5月27日获国家能源局批复，于2018年12月25日开工建设，2021年9月30日并网。
在建
张家口百兆瓦先进压缩空气储能示范项目
2021年9月，张家口100MW先进压缩空气储能示范项目定子吊装成功，各项工作进展顺利。项目建设规模为100MW/400MWh，系统设计效率70.4%，项目建设地为河北省张家口市张北县庙滩云计算产业园，占地85亩。项目由张北巨人能源有限公司（巨人集团）投资，由中储国能提供全套设备，技术来源为中国科学院工程热物理研究所。
中储国能田雨表示，目前从已建成和在建的项目来看，兆瓦级的系统效率可达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%。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。
系统效率的提升以及成本的下降，是压缩空气储能商业化发展的基础。
03
一个典型项目
金坛盐穴压缩空气储能项目是压缩空气储能领域唯一的国家示范工程，也是江苏省2019、2020年重点项目。一期工程发电装机60兆瓦，储能容量300兆瓦时，远期建设规模1000兆瓦。
项目实现了主装备完全国产化，在压缩空气储能领域拉开了”中国创造“的实践。
△金坛盐穴压缩空气储能项目
项目在电网负荷低谷期使用电能，将空气高压密封在地下1000米的盐穴中，待电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电。此外，该技术还将压缩空气时产生的热能收集和存储起来，待释能时用来加热进入膨胀机做功的空气，将电能转换效率提升至60%以上，全过程无燃烧、无排放。
△盐穴压缩空气储能发电系统技术流程
金坛项目地下盐穴储气库约1000万立方米，理论上可以建设超过4000兆瓦的压缩空气储能电站。
作为世界首个非补燃压缩空气储能电站，项目所有主设备均为国产首台套。项目建设除了承担方中盐集团、中国华能集团、清华大学外，还集结了国家电网、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等各方力量。
△金坛盐穴压缩空气储能项目全景图
项目研发了高负荷离心压缩机、高参数换热器、大型空气透平等核心设备，实现主装备完全国产化。此外，还发布了我国首个压缩空气储能电站KKS编码标准，立项压缩空气储能首个国家标准、首个电力行业标准，以及3个团体标准，逐渐形成中国压缩空气储能标准体系。
在压缩空气储能领域，中国逐渐走出了自己的创新道路。
04
结尾
双碳目标下，传统能源时代正在加速结束，全面发展新能源已成大势所趋。但是，利用风光等可再生能源发电存在不稳定、间接性、不可控性等问题，储能是解决这些问题的重要手段。
目前除储能主力军抽水蓄能、生力军电化学储能外，还有压缩空气储能、熔融盐储能、飞轮储能、混凝土块积木式重力储能、水力岩石重力储能、热储能等多种颇具想象力的新型储能技术，这些新型储能技术已陆续在新能源侧应用落地。
2018年12月，中国科学院工程热物理研究所成立100MW压缩空气储能技术的产业化公司——中储国能。去年底，中储国能获得了由中科创星、株洲高科领投的1.6亿元天使轮投资；今年10月，完成1.8亿元的Pre-A轮融资。研究所现已突破了1100MW级压缩空气储能系统关键技术，整体研发进程及系统性能均处于国际领先水平。技术持续创新、资本青睐，让压缩空气储能商业化进程得到提速。
