近年来，我国压缩空气储能实现突破性进展，产业规模不断壮大。伴随产业快速推进和技术进一步成熟，压缩空气储能项目的效率有望进一步提升，为新型电力系统建设和多元用户侧场景提供更多的技术选择。

压缩空气储能技术优势及其分类

压缩空气储能是利用压缩机将电能以高压空气形式储集、再通过释放高压空气膨胀推动透平机发电的一种储能技术。目前，抽水蓄能在全球电力储能项目中累计装机规模最大，截至2021年底，全球抽水蓄能的累计装机规模占已投运储能累计装机规模的86.20%，达到了180.5GW。但相较于抽水蓄能而言，压缩空气储能具有建设周期短、选址相对容易、对生态环境更友好的优势。而对比于目前较成熟的化学储能技术中的锂电池储能，截至2021年底锂离子电池储能装机规模仅次于抽水蓄能，在全球新型储能市场累计装机规模中占比最大。但化学储能技术存在使用寿命相对较短的缺点，最高使用年限只能达到20年。相较化学储能而言压缩空气储能具有使用寿命更长、循环次数更多、安全环保性更好、系统性能不衰减等优势，且压缩空气储能是继抽水蓄能之后第二项可实现大规模储能的技术。此外，对未来有更多新能源发电并入电网的情况，压缩空气储能还具有类似火电的调频调压性能及转动惯量和短路电流支撑，可改善电力系统运行的安全稳定性。

压缩空气储能的分类，如按利用的储气方式来分主要有地下洞穴储气、人工硐室储气、金属容器储气3种。这3种储气方式的造价成本对比为“地下洞穴储气<人工硐室储气<金属容器储气。”有研究指出，如果随着压缩空气储能相应装备规模化量产，未来成本有望实现管线钢储气的压缩空气电站造价与中小型抽水蓄能电站相当、人工硐室储气的压缩空气电站造价与大中型抽水蓄能电站相当、地下洞穴储气的压缩空气电站成本比大中型抽水蓄能电站更低更有利于控制造价成本等目标。

地下洞穴储气细分之下有岩石洞穴储气（盐穴、煤矿巷道等）、含水层储气、枯竭油气田储气3类。这3类储气方式中，目前在国内应用最广泛成熟的是岩石洞穴储气中的盐穴储气，已成功实现工程建设并投入商业运用；含水层储气是在具有良好盖层的含水层中进行储气循环，含水层中的孔隙可实现高压储气，但需要预先排除地下水创造储气空间，目前全球还未有实际工程，该储气方式仍处于探索和理论分析阶段；针对使用枯竭油气田进行储气还仅是在理论上较为可行。

我国盐穴资源丰富，盐穴一般具有密闭性好、高压下具有塑性等优点。由于采盐主要通过钻井水溶的方式，因此形成的盐穴腔体稳定性较好、水溶性也有利于对后续盐穴的造腔，并且使用盐穴储存压缩空气已实现了成熟应用，储气技术相对成熟。此外，盐穴储气是利用地下空间，不用新增建设用地，避开了征地难的问题，盐穴租用的费用较低，成本也可得到控制。我国已建设的金坛、肥城压缩空气储能电站便是利用地下盐穴作为储气库。

按空气在压缩、膨胀过程中热量的管理方式及空气的储存状态，压缩空气储能主要有补燃式压缩空气储能技术、绝热压缩空气储能技术、等温压缩空气储能技术、液态压缩空气储能技术、超临界压缩空气储能技术5种。其中，补燃式压缩空气储能技术成熟度高，它是在储气室后端使用燃烧器来燃烧化石能源提升空气温度使其膨胀进而发电，但这一技术依旧使用化石能源，不符合现阶段绿色低碳转型的方向。而目前非补燃压缩空气储能中应用最多且技术相对成熟的是绝热压缩空气储能，该技术的突破性在于其使用换热器将压缩空气时产生的热量存储至储热装置中，而后利用存储的压缩热在释放高压空气时对其进行加热，由于不使用化石能源，因此能实现真正的无碳。

等温压缩空气储能技术由于空气在被压缩以及释放膨胀的过程中，会有热量的产生和传递，但传热过程对压缩空气储能的性能和效率有很大影响。研究表明，在压缩空气的不同热力循环中，绝热循环压缩耗功最多且膨胀放功最少、等温循环压缩耗功最少且膨胀放功最多，理论上等温循环不会有能量损失，效率可达100%。等温压缩空气储能则是通过控温技术，使得空气在压缩和释放膨胀过程中的温度尽可能实现等温，从而提升系统效率，其对比绝热压缩空气储能的优势就在于拥有更高的理论效率。

液态压缩空气储能技术是将空气压缩成液态，其密度是气态空气的800倍，大大减小空气体积，有利于突破地理条件的制约，在选址建设方面有着很大的优势。超临界压缩空气储能技术是在超临界状态下，空气具有接近液体和气体的双重特性，密度大、传热好、粘度小且扩散系数大，因此超临界压缩空气储能同时具备高能量密度和高效率的优点。等温压缩空气、液态压缩空气、超临界压缩空气3种储能技术理论上均比绝热压缩空气储能更有优势，但现阶段尚不成熟，未能实现商业应用。

压缩空气储能的工程应用现状

目前，国内外均已实现对压缩空气储能技术的工程应用。国外的工程应用案例较早，1975年德国开始在Huntorf建造压缩空气储能电站，由于该区域在之前就已使用盐腔储存，且拥有大量工程，在利用盐腔储气方面技术相对成熟，同时积累了丰富的地质资料，因而这座压缩空气储能电站就是在此基础上利用两个盐穴作为储气库建造而成，并在1978年实现商用，整体运行效率达42%；1991年美国在Alabama也建立了压缩空气储能电站，依旧是使用盐穴作为储气库，但因其增加了压缩热收集利用装置，整体的运行效率得到了提升，增长至54%。

我国拥有丰富的盐穴资源，可利用空间巨大，且使用成本低，大多数盐穴在造腔后可达到良好的密封性[8]。山东泰安肥城10MW的压缩空气储能电站是国内首座并网的压缩空气储能的商业电站，2021年8月4日首次送电成功，该电站利用了肥城地区密闭性好、稳定性高的地下盐穴腔作为储气库，在电网低负荷时将空气压缩至盐穴，电网高负荷时释放高压气体进行发电，实现对电网的“削峰填谷”作用，兼具调相、应急响应、黑启动等功能，是我国盐穴压缩空气储能领域的重要里程碑，具有重大意义。

2021年9月30日，江苏金坛盐穴压缩空气储能国家示范项目并网试验成功，该项目由中盐集团控股、华能和清华控股公司参股建设，一期工程为60MW的发电装机，是世界上第一个非补燃压缩空气储能电站，标志着我国新型储能技术的研发和应用取得重大突破。2022年5月26日，江苏金坛盐穴压缩空气储能电站正式投产。

2021年12月31日，河北张家口的国际首套100MW先进压缩空气储能国家示范项目送电成功。该项目的规模为100MW，系统的设计效率达70.4%，该项目建成后，可推动大规模压缩空气储能技术的产业化进程。

2022年7月26日，我国首套300MW级压缩空气储能示范工程在湖北应城举行开工仪式，采用非补燃高压热水储热中温绝热压缩技术，核心技术指标效率达70%。

2022年9月28日，全球最大规模350MW盐穴压缩空气储能项目———山东泰安2×300MW级压缩空气储能创新示范工程开工。该项目采用全球首创低熔点熔融盐高温绝热压缩技术，建成后在压缩空气储能领域将实现单机功率、转换效率及储能规模全球第一。

肥城300兆瓦盐穴压缩空气储能国家示范项目

以中储国能（北京）技术有限公司投资建设的肥城300兆瓦盐穴压缩空气储能国家示范项目为例，在用电低谷时，储能系统利用电能驱动电动机带动压缩机，将空气压缩并储存在地下盐穴中，这个过程中产生的压缩热被储存在球罐中；在用电高峰时，则释放盐穴内的高压空气，经储存的压缩热预热升温后，驱动膨胀机带动发电机进行发电，再把电力送到电网，配合电网进行调峰。

第一步电动机带动压缩机将空气压缩

应用全三维设计与变工况调节技术，研制出的多级宽负荷压缩机，具有高压比、大流量、变工况范围宽、压缩与蓄热传热耦合的技术优势。

第二步球罐回收储存压缩热

应用阵列式高效蓄热换热器设计技术，攻克低温差、小压损、变工况运行、阵列化调控等技术难题，研制出的300兆瓦蓄热装置具有效率高、储热密度大、经济性好、安全稳定等优势。

第三步地下盐穴储存高压空气

盐穴是地下盐层中的人工洞穴，通过注水控制岩盐溶解而形成。根据技术规范和地质条件，容积可达几十万立方米甚至上百万立方米。根据不同深度，这些洞穴可以在高达20兆帕的压力下运行，从而储存大量气体，盐的特性也使得盐穴能够长期稳定且不透气。

第四步释放、加热盐穴内高压空气，驱动膨胀机带动发电机发电

应用多级高负荷透平膨胀机设计技术，攻克全三维设计、复杂轴系结构、动态调节与控制等关键技术，研制出的300兆瓦级膨胀机，具有负荷高、流量大、流动传热复杂等特点。

压缩空气储能发展趋势分析

压缩空气储能（CAES）是另一种能够实现大容量和长时间电能存储的技术。它在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。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。

一、技术性能需要进一步提升

目前，新型压缩空气储能最高效率为60%左右，同300兆瓦级抽水蓄能的效率70%-75%相比尚有提升空间；其系统最大规模为10兆瓦，尚未达到传统压缩空气储能100兆瓦规模；其单位成本约为6000-10000元/千瓦暨1500-2500元/千瓦时，仍有下降空间。

二、系统规模需进一步增大

大规模化是压缩空气储能技术的发展趋势，也是其降低成本和提升性能的主要途径。现已实现应用的新型压缩空气储能技术规模偏小（1-10兆瓦），还不能满足规模化和经济性的要求。因此，迫切需要启动更大规模（100兆瓦级）的新型压缩空气储能技术研发，预计100兆瓦级新型压缩空气储能技术的效率可以提高到70%，其单位成本可降为约为4000元/千瓦左右暨1000元/千瓦时左右。

三、示范和应用亟需加强

新型压缩空气储能技术的示范系统数量少，不能满足技术发展和大规模应用的示范需求，迫切需要政府、企业加强政策引导、加大资金支持。目前尚未形成系统的电价补偿和激励政策，抽水蓄能的有关政策也不适用压缩空气储能，全球商业运行的电站较少，一定程度上影响了压缩空气储能技术的推广和应用。

随着能源革命的逐步深入，储能技术不断发展，大规模压缩空气储能示范项目的陆续建成，压缩空气储能产业也将进入发展快车道。相信在政府正确组织和领导下，在良好的政策环境下，在科研机构和企业的共同努力下，压缩空气储能技术一定会持续健康发展，快速实现大规模应用。

原标题：压缩空气储能，这一赛道前景到底如何?