探秘压缩空气储能
解锁能源存储新秘密
压缩空气储能小课堂
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工作原理介绍
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压缩空气储能是什么
压缩空气储能是一种通过压缩和释放空气来储存及释放电能的大规模物理储能技术。原理是在电网负荷低谷期，利用多余电能驱动压缩机，将空气压缩至高压并密封存储在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井等储气装置中 ，把电能转化为空气的压力能储存起来；在电网负荷高峰期，释放压缩空气，推动汽轮机或燃气轮机发电，将空气的压力能转化为电能。
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压缩空气储能系统组成和应用场景
关键系统
1.压缩系统：空气压缩机，由电能驱动压缩空气。
2.储气系统：密封空间（如盐穴、人工储气罐），需耐压、防泄漏。
3.发电系统：涡轮机、发电机，利用高压空气膨胀做功发电。
4.热管理系统（非补燃式核心）：回收并储存压缩热，释能时用于加热空气。
应用场景
1.电网调峰：平衡用电高峰与低谷，稳定电网频率。
2.可再生能源消纳：搭配风电、光伏，存储间歇性电能，提升利用率。
3.应急备用电源：为数据中心、医院等关键场所提供稳定电力。
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压缩空气储能技术分类
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补燃式压缩空气储能技术
1.利用天然气补燃加热压缩空气，进而驱动透平膨胀机发电，效率低，排放高。
2.储能过程中电能驱动压缩机，产生高压空气并存储。
3.释能过程中高压空气通过天然气加热进入透平膨胀机做功发电。
2
绝热式压缩空气储能技术
1.将空气压缩过程产生的热量存储，在释能过程中用于加热压缩空气，驱动膨胀机发电。
2.与补燃式压缩空气储能技术相比，效率高、无化石燃料消耗、零排放。
3.选址要求高，需要10万m3以上地下储气库，储气压力通常高于10MPa。
技术特点
1
压缩空气储能优势
1
储能规模大：能够实现百兆瓦级甚至吉瓦级的储能容量，适合大规模储能场景，如电网调峰、可再生能源大规模储能等。
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运行寿命长：设备正常运行寿命可达20 - 30年，在其寿命期内可进行大量的充放电循环，降低了长期使用成本。
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环境友好：在整个储能和释能过程中，不产生温室气体排放和污染物，对环境的负面影响小。
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安全性高：技术成熟，系统运行稳定可靠，相比一些化学储能技术，不存在电池过热、燃烧、爆炸等安全风险。
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能量转换效率较高：先进绝热压缩空气储能技术的能量转换效率可达70% - 80%，高于传统压缩空气储能，在大规模储能技术中具有一定的效率优势。
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可利用现有基础设施：可以利用地下洞穴、废弃矿井等作为储气库，降低了建设成本，同时也能充分利用已有的资源，减少土地占用。
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响应速度快：能在几分钟内快速启动并达到满负荷运行，可灵活应对电网的负荷变化，在电力系统中起到快速调节的作用。
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综合效益好：除了用于电力储能，还可与其他能源系统相结合，实现冷、热、电等多种能源的综合供应，提高能源的综合利用效率，具有良好的经济效益和社会效益。
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压缩空气储能劣势
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能量密度较低：与一些化学储能技术相比，压缩空气储能的能量密度相对较低，需要较大的空间来储存相同能量。
2
对地理条件要求高：适合建设大型储气库的地下洞穴、废弃矿井等地理条件并非随处可得，限制了其在一些地区的应用。
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初始投资成本高：建设压缩空气储能系统需要购置大量的设备，如压缩机、膨胀机、储气设施等，还需进行相关的基础设施建设，初始投资成本较高。
4
存在能量损失：在压缩、储存和膨胀过程中，会因散热、漏气等因素导致能量损失，尽管先进技术可提高效率，但仍无法完全避免。
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系统复杂：涉及压缩、储存、膨胀、热管理等多个子系统，系统结构复杂，运行维护需要专业技术人员和较高的成本。
未来发展形式
在全球能源转型的关键时期，压缩空气储能作为极具潜力的大规模物理储能技术，正逐步走向能源舞台的中央，其未来发展形势备受瞩目，有望在政策、技术、市场等多方面因素推动下实现飞跃式发展。
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政策扶持 保驾护航
近年来，各国政府对储能技术的重视程度与日俱增，压缩空气储能作为其中的重要分支，享受到了诸多政策红利。我国将百兆瓦级压缩空气储能技术列入“十四五”新型储能核心技术装备攻关重点方向 。
2024 - 2025年期间，国家能源局发布多个新型储能试点示范项目名单，其中压缩空气储能项目占比可观，如2024年初发布的56个新型储能试点示范项目中，有11个是压缩空气储能项目。
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技术突破，持续升级
1. 效率提升与成本降低：科研人员不断探索新的技术路径和材料应用，致力于提升压缩空气储能系统的效率和降低成本。如2025年3月，中国科学院研发的压缩空气储能系统在极端低温环境下实现了72%的转换效率，较传统技术提升15% 。在成本方面，通过优化系统设计、改进制造工艺以及规模化生产，有望进一步降低初始投资成本和全寿命周期度电成本，使其更具市场竞争力，与其他储能技术相比优势更加明显。
2. 储能密度与响应速度优化：未来，压缩空气储能技术有望在储能密度和响应速度上取得突破。开发超临界压缩空气储能技术，可有效提升储能密度，减少储能设备占地面积；改进控制系统和设备性能，提高系统响应速度，使其能够更快速地对电网负荷变化做出反应，更好地满足电力系统的实时需求 。
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市场广阔，潜力无限
1. 新能源并网的有力支撑：随着全球范围内风电、光伏等新能源装机量的迅猛增长，新能源“随机性、间歇性、波动性”问题日益突出，压缩空气储能作为长时储能技术，可有效缓解这些问题。在2024 - 2025年，山东肥城、湖北应城等地300兆瓦级大型压缩空气储能电站相继并网发电，为新能源消纳提供了重要保障。预计未来，在新能源发电集中的地区，如我国西北地区，压缩空气储能将迎来大规模应用，与新能源形成互补，助力新能源高效并网和稳定运行 。
2. 电网辅助服务的重要角色：在电网侧，压缩空气储能可提供调峰、调频、调相、备用、黑启动等多种服务。以山东为例，取消强制配储后，储能电站参与现货市场，套利次数大幅增加，压缩空气储能电站在其中发挥了重要作用，有效提升了电网运行的稳定性和可靠性。未来，随着电力市场改革的深入，压缩空气储能在电网辅助服务市场的参与度将不断提高，成为保障电网安全稳定运行的关键力量 。
3. 多领域拓展，应用场景丰富：除了新能源并网和电网辅助服务，压缩空气储能还将在分布式能源系统、工业储能等领域得到广泛应用。在工业园区，压缩空气储能可与光热、地热、工业余热等能源相耦合，实现能源的高效利用和存储；在数据中心、医院等对电力稳定性要求较高的场所，作为备用电源，确保关键设备的持续运行 。
聚力前行 攻坚项目
在“双碳”目标的引领下，绿色能源的开发与利用成为时代发展的必然趋势。清能分公司积极响应国家能源战略，紧紧抓住压缩空气储能这一前沿技术，全力推进遂昌压缩空气储能和矾山压缩空气储能项目，在绿色能源领域迈出了坚实有力的步伐。
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项目概况
矾山压缩空气储能项目位于苍南县矾山镇，拟利用当地废旧矿井作为储气室进行200MW级超临界压缩空气储能电站建设。
遂昌压缩空气储能项目位于遂昌县湖山乡，拟利用当地萤石废弃矿洞作为100MW压缩空气储能电站建设。
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存在问题
因浙江省没有明确的压缩空气储能电价政策和运营模式，导致项目经济性无法测算。
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攻坚克难
我方正在积极向省能源局申请两部制电价，同时本项目计划与当地规划的大数据中心配套落地，供冷供电给大数据中心使用，建成“风光储+大数据中心”的综合能源示范项目，打造成“源网荷储”典型示范项目。
清能花开 风光浙江
编辑丨姚金煜
审核丨人资党建部