壓縮空氣儲能是一種大規(guī)模的物理儲能方式，可以解決光伏和風電等不穩(wěn)定可再生能源發(fā)電并網難的問題，提高其能源利用率。壓縮空氣儲能是一種新型的儲能技術，已經被寫入國家“十四五”規(guī)劃中。通俗來說就是在用電低谷時，將空氣壓縮儲存于儲氣室中，將電能轉化為空氣能存儲起來；在用電高峰時釋放高壓空氣，帶動發(fā)電機發(fā)電。 更值得一提的是，百兆瓦級的壓縮空氣儲能技術是目前面向大規(guī)模長時儲能市場產業(yè)化的較高功率級別，對我國整個壓縮空氣儲能產業(yè)發(fā)展和大范圍應用有著推動意義。同時，在能源行業(yè)存儲、技術驅動方面，為碳中和和構建新型電力系統(tǒng)提供有力支持，該系統(tǒng)用蓄熱裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)的燃燒室，擺脫了對天然氣、石油等化石燃料的依賴，可實現(xiàn)對環(huán)境的零排放，零污染。 傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能主要部件包括壓縮機、壓縮空氣存儲器、燃燒室、膨脹機和電動機/發(fā)電機等。在儲能過程中，空氣從大氣環(huán)境進入壓縮機，被壓縮成高壓空氣后儲存在壓縮空氣存儲器中。在能量釋放過程中，壓縮空氣存儲器中的高壓空氣首先 進入燃燒室，與燃料混合燃燒，成為高溫高壓空氣，接著進入膨脹機發(fā)揮其作用，從而輸出電能。 經過近50年的生產運作和不斷發(fā)展，壓縮空氣儲能已成為除抽水蓄能之外的另一種大規(guī)模物理儲能技術，其特點是容量大、技術成熟和商業(yè)化。相較于電池儲能、飛輪儲能等其他形式的儲能技術，壓縮空氣儲能具有儲能效率高、使用壽命長、儲放容量大、投資成本較低等優(yōu)點。能夠在實現(xiàn)電網削峰填谷、促進新能源高效消納、提升電力系統(tǒng)安全性和靈活性等方面發(fā)揮重要作用。
18年底時我國已投運的壓縮空氣儲能裝機規(guī)模尚不及抽水蓄能裝機規(guī)模的兩千分之一，存在巨大發(fā)展空間。如何提高壓縮空氣儲能的效率，獲得更好的經濟效益，已成為迫切需要研究解決的重要課題。 壓縮空氣儲能是利用剩余電力壓縮空氣，并將其儲藏在高壓密封設施內，需要時再釋放出來驅動汽輪機發(fā)電。這種技術多年前就已經出現(xiàn)，關鍵在于成本：大容量、密封性好的容器是很貴的。利用開采鹽礦后剩余的礦洞來儲存壓縮空氣是這一領域新的發(fā)展趨勢，我國目前已有示范性項目即將建成。 鹽穴，即鹽礦開采后留下的礦洞，是一種寶貴的不可再生資源。我國鹽穴資源豐富，大部分體積巨大且密封性良好，適于儲存石油、天然氣等重要戰(zhàn)略物資，也是儲存高壓空氣的理想場所。 利用天然礦洞來儲存壓縮空氣成本雖然很低，但這種礦洞資源可遇而不可求，可以使用的地方很有限。同樣是使用壓縮空氣作為儲能方式，英國的一家公司試圖讓這種方案具有更廣的適用范圍。 利用剩余電力將空氣降溫到零下196℃，空氣將被液化，這樣體積便縮小了近700倍，極大地降低了對儲存裝置容量的需求。需要輸出電力時，空氣膨脹驅動發(fā)電機即可供電，轉化效率約為60-70%。這比電池效率略低，但是儲罐的成本非常低，而且不需要補充耗材，使用壽命很長，具有大規(guī)模推廣的潛力。 該系統(tǒng)是由來自英國赫特福德郡的自學成才的“后院發(fā)明家”彼得·迪爾曼設計的，已獲得英國政府的1000萬英鎊資助，建成的50 MW儲能設備將為曼徹斯特附近大約50000個家庭存儲5個小時的電力。Carlton Highview Storage還計劃在英國進一步開發(fā)四個液態(tài)壓縮空氣儲能項目，儲能容量總計超過1GWh。 Highview的液態(tài)壓縮空氣儲能解決方案具有30-40年的使用壽命，效率約為60%-70%，已通過幾個MW規(guī)模的試點項目證明，在GW規(guī)?；蛎總€項目數百MW的規(guī)模下是最經濟的。據外媒2020年10月28日報道，Highview宣布與總部位于智利的Energia-Latina S.A. Enlasa (Enlasa)成立合資公司(JV)，將在智利和其他拉美市場開發(fā)“GW級低溫壓縮空氣儲能項目”。
多能互補壓縮空氣儲能海上電站是一種新穎的綜合性技術裝備，目前還在技術研發(fā)階段。海上電站海浪能部分采用浮筒-氣缸結構，利用海水的浮力及海浪的上下起伏將環(huán)境空氣壓縮進入集氣管；風能部分采用垂直軸風輪-空壓機（機頭）結構，利用自然風能將環(huán)境空氣壓縮進入集氣管；槽式太陽能集熱管系統(tǒng)將太陽能熱量收集通過換熱器將透平前壓縮空氣加熱升溫進一步增加壓縮空氣能量，提高透平效率，同時提高透平后尾氣溫度，便于尾氣再利用。 海上電站為由框架及三層平臺構成的海上構筑物，每個浮筒的4個側面被框架所限制并留有適當間隙使浮筒僅能做上下垂直運動且不被卡死，多個框架相連構成整個海上電站，第一層平臺是浮筒氣缸平臺；第二層平臺是風力機平臺，第二層平臺中央位置設置廠房建筑，廠房建筑內設置換熱器、透平、發(fā)電機、控制系統(tǒng)及電氣設備等；第三層平臺即廠房建筑屋頂，是槽式太陽能集熱管系統(tǒng)布置平臺。且第一、二層平臺遍布集氣管，由于集氣管長度較長容積較大兼具壓縮空氣存儲、輸送作用，通過集氣管的儲能作用，當海浪能、風能、太陽能能量波動變化時，輸入透平壓縮空氣壓力流量仍可保持一定時間的穩(wěn)定輸出。同時，海上電站為保持壓縮空氣溫度所有管道均采取保溫措施。 海上電站海浪能利用方式不同于其它海洋能利用方式，與海水接觸的設備只有鋼筋混凝土框架及被限制在其中的浮筒，浮筒采用漁網浮漂材料（硬質PVC泡沫材料），該種材料具有良好的耐磨性及硬度，與框架接觸方式采用滑動摩擦方式，海面下不存在任何旋轉部件。海浪能壓縮空氣壓強決定于浮筒體積及氣缸直徑，風能壓縮空氣壓強決定于垂直軸風輪掃風面積及空壓機設計功率，海上電站集氣管壓強大于透平設計進氣壓強，使集氣管起到儲能作用。據估算，6MW海上電站占海面積為9萬㎡，年利用小時數8760小時，年發(fā)電量0.5億kwh，造價3.5-4.5億元，使用壽命70年，按全生命周期計算度電成本0.114元/kwh，不包括其它產品收入。 2019年7月份，由發(fā)改委辦公廳等四部門聯(lián)合制定了《貫徹落實<關于促進儲能技術與產業(yè)發(fā)展的指導意見>2019-2020年行動計劃》，提出了六大部分共16項具體措施。在儲能技術研發(fā)方面，要求重點推進大容量壓縮空氣儲能等重大技術項目建設，推動百兆瓦壓縮空氣儲能項目實現(xiàn)驗證示范。 2019年月31日，工信部發(fā)布了關于《首臺（套）重大技術裝備推廣應用指導目錄（2019年版）》的通告，壓縮空氣儲能系統(tǒng)也被列入。要求每套額定功率≥100MW；系統(tǒng)效率≥65%；壽命≥30 年。 2020年這11個省市區(qū)域的重點項目涉及儲能項目、電池生產、電池材料和新能源汽車類共114個項目，福建項目最多（37個），河南數量第二（27個），其中，壓縮空氣儲能項目4個。 2021年3月12日，《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》全文發(fā)布?！笆奈濉币?guī)劃和2035年遠景目標綱要中明確指出在氫能與儲能等前沿科技和產業(yè)變革領域，組織實施未來產業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產業(yè)。其中提出要實施電化學儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等儲能示范項目。
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