地下1000米处的盐穴,变身为新型储能“聚宝盆”——新型储能代表技术压缩空气储能,正悄然站上储能行业风口。该技术从实验室走向规模化应用,中国科学院工程热物理研究所及其压缩空气储能技术产业化公司中储国能(北京)技术有限公司(以下简称“中储国能”)是关键推动者。
什么是压缩空气储能技术?优势是什么?在新型电力系统中的战略定位如何?中储国能总经理纪律给出了答案。
产学研用结合推动技术规模应用加速
中国能源报:作为全球已运行的单机规模最大、技术最先进、单位成本最低的新型压缩空气储能电站,山东肥城300兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目(以下简称“肥城项目”)一直备受关注。这个项目运行表现如何?对后续大规模商业化推广意味着什么?
纪律:肥城项目于2024年4月30日首次并网发电,装机容量300兆瓦/1800兆瓦时,是电网侧独立储能电站,采用中国科学院工程热物理研究所自主研发的先进压缩空气储能技术,中储国能是项目投资建设方。
目前,肥城项目核心设备已完成第三方测试,性能表现卓越,标志着我国300兆瓦先进压缩空气储能技术已处于国际领先。该项目总投资约15亿元,设计寿命30年,单位投资成本每千瓦约5000元,全寿命周期度电成本约为每千瓦时0.2至0.3元,全投资收益率接近7%,是较为稳定且具备较好投资回报的项目;根据第三方检测数据,压缩机效率达88.14%,膨胀机效率达92.1%,高效紧凑式换热器97.08%,大容量蓄热装置的蓄热效率为99.22%,电动机效率为98.82%。值得一提的是,电动机为自主研发的国产百兆瓦级大电机,除压缩空气储能外,还可用于电气化改造、石化等多个领域。
此外,多项运行性能实现优化。经第三方测试,系统从冷态启动到发电的最快时间为5分52秒,具备较快响应能力;变工况运行范围目前达到40%至110%,调节能力强、调节范围宽;爬坡率方面,项目实际可达到每分钟15%,调节速率较高。
可以说,肥城项目意义远超本身,已成为推动先进压缩空气储能这一“前沿技术概念”加速产业成熟化的重要实践,为后续我们快速部署和推广吉瓦级先进压缩空气储能项目积累可复制的商业经验。目前,我们在全国有多个在建项目。
中国能源报:近几年,压缩空气储能项目越来越多,面对后来者,中储国能如何保持持续领先地位?
纪律:作为中国科学院工程热物理研究所百兆瓦级先进压缩空气储能技术的产业化平台公司,我们期望依托在压缩空气储能方面的核心技术优势和长期的积累,成长为长时大规模储能系统全链条解决方案的牵头单位、国家战略科技力量的产业化先锋。
目前,我们已掌握先进压缩空气储能技术系统工艺设计与集成能力,实现核心设备自主研发与制造。从关键技术、核心装备到标准体系,构建了完整的自主知识产权与供应链,确保技术自主安全与核心设备100%国产化。
实际上,压缩空气储能领域的参与者愈来愈多、相关项目部署加快,说明技术方向获得行业广泛认可,有利于整体发展。但压缩空气储能技术也具有一定的“护城河”或技术壁垒,需要较长时间的积累。目前压缩空气储能技术刚刚逐步成熟,正处于产业化初期,此时正需要行业“拧成一股绳”,共同努力提升压缩空气储能的性能和经济性,推动整个产业链协同发展。
站在中储国能的角度,一方面,我们坚持“应用一代、示范一代、预研一代”,推动技术不断迭代升级,力求在新技术研发上保持行业领先。另一方面,我们不断加强能力建设,包括建设自有生产线,对已成熟且定型的产品通过规模化生产进一步降低成本,从而在技术领先的同时形成成本优势。此外,我们还将持续积累工程实践能力与电站运行维护能力。产学研用相结合,是将实验室技术转化为具备大规模储能应用所需的成熟优质产品的必经之路。
中国压缩空气储能技术处于国际领先水平
中国能源报:全球范围内,我国在新型压缩空气储能技术领域处于什么位置?优势是什么?
纪律:当前,全球多国都在开发新型压缩空气储能技术,主要包括蓄热式压缩空气储能、绝热压缩空气储能、等温压缩空气储能、水下压缩空气储能、液态空气储能、超临界压缩空气储能等多种技术路线。
虽然技术路径存在差异,但核心思路高度一致。其一,摒弃化石燃料燃烧,将压缩过程中原本浪费的压缩热加以回收利用,替代化石燃料为发电环节供热;其二,采用地上储罐、地下盐穴或人工硐室等多元化储气方式,突破地理条件限制;其三,通过回收压缩热、核心设备性能提升等多种途径来提升系统整体效率。
在新型压缩空气储能研究方面,我国与发达国家同时起步,不管是技术水平还是产业规模,均已位于国际领先地位。
压缩空气储能技术的主要难点在于系统及核心设备的研发设计,其生产制造环节并不依赖特种金属或特殊工艺,国内主流机械制造厂家均可完成生产,不存在“卡脖子”问题。目前,我国在该领域已实现核心技术100%自主知识产权,所有核心设备100%国产化。项目规模方面,300兆瓦级(肥城项目)已经建成并网,更大单体规模的技术正在研发中,对比之下,国外已建成新型压缩空气储能机组最大规模为5兆瓦、在建最大规模为50兆瓦。
我国在压缩空气储能技术领域处于国际领先水平,主要得益于四方面优势,即国家政策支持、较高的研发投入强度和工作效率、较低的研发成本、市场规模优势。一方面,压缩空气储能是典型的硬科技,具有研发周期长、投入规模大的特征,需要持久、稳定、积极的经费和政策支持;另一方面,我国幅员辽阔,资源禀赋分布不均,优质的新能源资源集中于西北,用电负荷中心则位于东南沿海,对大规模长时储能存在迫切需求,应用场景丰富,市场规模巨大。
“十五五”新型储能装机将超300吉瓦
中国能源报:新型储能被国家列为六大新兴支柱产业之一,在您看来,在构建新型电力系统中,新型储能拥有哪些独特优势?
纪律:在构建新型电力系统进程中,储能承担着不可或缺的战略支撑角色,是保障系统安全稳定运行、促进新能源高效利用的关键环节。从功能作用来看,储能的多重价值贯穿电力系统各环节,促进新能源开发消纳、提升新能源可调可控能力、增强电力系统应对极端情况的韧性等。
从整体储能市场看,截至2025年底,我国新型储能(不含抽水蓄能)累计装机规模达144吉瓦,占储能总装机比重接近70%。
事实上,储能技术门类众多,不同技术具有不同特点,目前没有一种技术能够“一统江山”。短时高频储能技术如飞轮、超导、超级电容,主要用于电能质量管理及调频服务;中短时长储能如锂电池,主要应用于1至2小时场景,目前正向4至6小时方向发展,适用于顶峰调节;长时储能如抽水蓄能、压缩空气、液流电池,适用于4至10小时的调峰及日间的能量管理;超长时储能如化石能源的战略储备、跨季节储热、氢氨醇储存等,用于月度甚至季度的能量储备。不同的应用场景对应不同的储能技术赛道。
新型储能作为构建新型电力系统的关键技术和基础设施,已成为推动能源革命、实现“双碳”目标的重要支撑,也是典型的能源领域的新质生产力、增强国际竞争新优势的战略方向。“十四五”时期,新型储能规模增长了45倍,产业发展迅猛。
当前,新型储能产业正处于从规模扩张向质量效益提升的关键转型期。“十五五”规划纲要及近期政策文件提出要扎实推进新型储能等关键技术创新,大力发展新型储能,将新型储能定位为新型能源体系的核心支撑,正式纳入国家战略性新兴支柱产业局,据中关村储能联盟预测,到“十五五”末,新型储能装机规模将超过370吉瓦,乐观估计可达450吉瓦,未来市场空间十分广阔。
