随着可再生能源发电渗透率的提高，长期储能技术的发展已成为一种趋势。目前，大规模长期储能的技术路线主要包括抽水蓄能、熔盐储热、液流储能、压缩空气储能和氢能储能五大类。现阶段，抽水蓄能的应用最为成熟，但压缩空气储能具有规模大、效率高、成本低、环保清洁、不受地域限制等优势，有望成为抽水蓄能的补充。
压缩空气储能属于长时储能，可以实现超过4小时或数天的长时间储能，储能系统可以进行数月的充放电循环，在调节新能源发电波动方面具有突出的优势。
据中国科学院工程热物理研究所储能研发中心主任徐宇杰介绍，未来我国电力系统将以新型新能源为主，而风能、光伏等可再生能源发电具有波动性和间歇性，若大规模并网，将造成安全隐患。此时，需要储能系统作为一种灵活的调节资源来调节电力系统。压缩空气储能便是其中的亮点。
“压缩空气储能技术并非新技术，传统的压缩空气储能技术在德国、美国等地已应用多年，但传统技术依赖化石燃料、需要大型天然洞穴、储能效率低下等问题，一直难以大规模推广。”徐玉杰表示，中国先进的压缩空气储能系统能够循环利用压缩热能，不再使用化石燃料，并且可以以多种形式应用，例如地上储能装置、人工气室以及地下天然洞穴储能室等。此外，该系统还大幅提高了储能效率。
目前，中国已建成国际首座100兆瓦先进压缩空气储能示范电站，并成功并网发电。该电站采用100兆瓦先进压缩空气储能技术，位于河北省张北县，是目前全球已建成并投入运营的规模最大、性能最佳的新型压缩空气储能电站。电站年发电量可达1.32亿千瓦时，可为约5万用户提供峰值电力保障。同时，每年可节约4.2万吨标准煤，减少10.9万吨二氧化碳排放。
与其他新型储能方式相比，压缩气体储能有哪些优势？总体而言，可以概括为安全、寿命长、抗爆能力强。首先，压缩气体储能非常安全。以液化二氧化碳储能项目为例，由于二氧化碳液化非常容易，因此其储存仅需几兆帕的压力，无需担心高压储气带来的潜在危险；同时，二氧化碳无毒、不易燃、不易爆，其本身的安全性就很高。此外，由于压缩空气储能系统全部采用机械装置，在正常维护条件下，其使用寿命可达30-50年。“压缩空气储能是一种基于热循环的物理过程，在安全性和性能衰减方面具有天然优势，被认为是极具发展前景的大规模储能技术之一。”基于这些优势，中国科学院工程热物理研究所研究员陈海生表示，压缩空气储能技术的应用对于实现国家碳中和战略目标和改善自然环境具有重大的战略意义和巨大的市场需求。
值得一提的是，压缩空气储能的能量爆发力相对较强，可以直接应用于一些特殊场合。例如，在大型船舶使用的柴油发动机中，压缩空气通常储存在压力罐中，并通过一个特殊的启动阀直接作用于活塞，带动曲轴转动，从而启动燃油喷射。这种装置比同等尺寸的电动启动电机更紧凑、更经济，并且能够在不给船舶发电机和配电系统造成过大负担的情况下，提供所需的高功率爆发力。
对于压缩空气储能系统，中国正在进一步加强大规模示范和应用，积累工程设计和施工经验，并发展完整成熟的产业链，以进一步加快其建设和应用。
发布时间：2023年9月14日
