壓縮空氣儲(chǔ)能是在燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的儲(chǔ)能技術(shù)，是機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)之一，也是現(xiàn)今大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)的熱點(diǎn)之一。壓縮空氣儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為4～10個(gè)小時(shí)。

壓縮空氣儲(chǔ)能經(jīng)歷了從補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能向非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能的演變。早期的壓縮空氣儲(chǔ)能電站采用補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，儲(chǔ)能過(guò)程中產(chǎn)生的熱量沒(méi)有被回收利用，需燃燒大量化石燃料輔助發(fā)電，因而產(chǎn)生碳排放且能量利用率低。非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能采用回?zé)峒夹g(shù)，利用壓縮空氣產(chǎn)生的熱量輔助發(fā)電，沒(méi)有碳排放，目前已應(yīng)用于多個(gè)壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目。

壓縮空氣儲(chǔ)能的儲(chǔ)氣場(chǎng)所可以提供巨大的體積來(lái)容納壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)大容量?jī)?chǔ)能。壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，可通過(guò)設(shè)計(jì)儲(chǔ)氣庫(kù)容量和發(fā)電機(jī)功率調(diào)節(jié)發(fā)電時(shí)長(zhǎng)，能夠連續(xù)數(shù)小時(shí)至數(shù)天釋放能量，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)大規(guī)模儲(chǔ)能。此外，壓縮空氣儲(chǔ)能儲(chǔ)氣方式較多，選址靈活多樣。系統(tǒng)使用壽命達(dá)30年，具有較長(zhǎng)的服役周期。由于儲(chǔ)能介質(zhì)為空氣，壓縮空氣儲(chǔ)能不存在燃燒或爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，安全性能整體優(yōu)于鋰離子電池。

壓縮空氣儲(chǔ)能的工作原理是利用用電低谷期的電能通過(guò)壓縮機(jī)壓縮空氣，把電能轉(zhuǎn)換成空氣壓力能和一部分熱能儲(chǔ)存到儲(chǔ)氣庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)；在用電高峰期，從儲(chǔ)氣庫(kù)中釋放出的高壓空氣經(jīng)加熱升溫后通過(guò)膨脹機(jī)做功，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)能量的釋放。

建造壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)需要特殊的地理空間作為大型儲(chǔ)氣室，比如地下鹽穴。鹽穴是地下鹽層中的洞穴，通過(guò)注水控制巖鹽溶解而形成，一般位于地下800～1000米，整個(gè)鹽穴的高度達(dá)到100多米，容積可達(dá)數(shù)十萬(wàn)立方米。鹽穴四周都是氯化鈉晶體，可以承受十幾兆帕至20兆帕的壓強(qiáng)。我國(guó)鹽穴資源主要分布在山東、江蘇、安徽、湖北、陜西等地。

為了找到適合建造儲(chǔ)能電站的鹽穴，工作人員在前期需進(jìn)行詳細(xì)的勘察和評(píng)估，一方面空間要足夠大，氣密性和巖壁強(qiáng)度要高；另一方面，鹽穴的滲漏性也要得到嚴(yán)格控制，以防止儲(chǔ)存能量的損失和地下水污染。

2022年，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，將百兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)列入“十四五”時(shí)期新型儲(chǔ)能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向之一。近年來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)一批先進(jìn)的壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)得到了快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了不同容量等級(jí)系統(tǒng)的工程示范，壓縮空氣儲(chǔ)能正從試驗(yàn)示范逐步向規(guī)模化應(yīng)用過(guò)渡。

我國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)科研成果和工程應(yīng)用已走在世界前列。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)已有多個(gè)百兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能工程開(kāi)工建設(shè)，正在規(guī)劃的壓縮空氣儲(chǔ)能規(guī)模不斷增大，設(shè)計(jì)效率不斷提升，由50%提升至70%甚至更高。我國(guó)30萬(wàn)千瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能關(guān)鍵裝備取得突破，已研制出自主可控的空氣壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、高效儲(chǔ)換熱裝備等核心技術(shù)裝備，壓縮空氣儲(chǔ)能逐步邁入規(guī)模化工程應(yīng)用階段。

2024年1月，國(guó)家能源局公布了一批新型儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，包括11項(xiàng)壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，其中，湖北應(yīng)城30萬(wàn)千瓦壓縮空氣儲(chǔ)能示范電站于2025年1月全容量并網(wǎng)發(fā)電，創(chuàng)下單機(jī)功率、儲(chǔ)能規(guī)模和轉(zhuǎn)換效率三項(xiàng)世界紀(jì)錄。目前，世界上單機(jī)功率最大、總?cè)萘孔畲?、綜合效率最高的壓縮空氣儲(chǔ)能電站——江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電二期項(xiàng)目正在建設(shè)中。

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湖北應(yīng)城30萬(wàn)千瓦壓縮空氣儲(chǔ)能電站

2024年4月9日，世界首臺(tái)（套）30萬(wàn)千瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站——湖北應(yīng)城30萬(wàn)千瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能示范電站并網(wǎng)發(fā)電。電站儲(chǔ)能容量達(dá)150萬(wàn)千瓦時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率約70%，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心裝備和深地空間利用產(chǎn)品100%國(guó)產(chǎn)化。今年1月9日，電站全容量并網(wǎng)發(fā)電，每天可儲(chǔ)能8小時(shí)、釋能5小時(shí)，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤15.9萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放41.1萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)年發(fā)電量接近5億千瓦時(shí)。

電站的成功并網(wǎng)驗(yàn)證了大容量、高效率、超長(zhǎng)時(shí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案的可靠性、創(chuàng)新性和可推廣性，為大規(guī)模新型儲(chǔ)能技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用提供了示范，標(biāo)志著我國(guó)大功率壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

該電站由中國(guó)能建數(shù)字科技集團(tuán)有限公司和國(guó)網(wǎng)湖北綜合能源服務(wù)有限公司共同投資建設(shè)，利用廢棄鹽礦作為儲(chǔ)氣庫(kù)，是典型的鹽穴型壓縮空氣儲(chǔ)能。電站將有效提升區(qū)域電網(wǎng)的調(diào)峰能力，促進(jìn)電網(wǎng)消納更多風(fēng)電、光伏等新能源。經(jīng)過(guò)聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)與實(shí)驗(yàn)論證，電站攻克了工藝系統(tǒng)集成、地下儲(chǔ)氣庫(kù)建造、關(guān)鍵裝備研發(fā)等多個(gè)難題。2024年1月，該電站被國(guó)家能源局列入新型儲(chǔ)能試點(diǎn)示范項(xiàng)目。

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江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站

江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目是世界首個(gè)非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能電站，于2022年5月正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。一期項(xiàng)目建設(shè)了6萬(wàn)千瓦/30萬(wàn)千瓦時(shí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站，實(shí)現(xiàn)核心設(shè)備100%國(guó)產(chǎn)化。目前，一期項(xiàng)目有效平抑電力峰谷差，一天內(nèi)可實(shí)現(xiàn)一充兩放、多充多放運(yùn)行，創(chuàng)造了累計(jì)提供調(diào)峰電量超3億千瓦時(shí)、安全運(yùn)行超900天、完成儲(chǔ)發(fā)周期超500次等非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能的多個(gè)歷史首次。項(xiàng)目將實(shí)施過(guò)程中的先進(jìn)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、方法和管理方案轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了壓縮空氣儲(chǔ)能行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展。

2024年12月18日，江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電二期項(xiàng)目在江蘇常州正式開(kāi)工建設(shè)。項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)兩套35萬(wàn)千瓦非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能機(jī)組，總?cè)莘e達(dá)120萬(wàn)立方米。與一期項(xiàng)目相比，二期項(xiàng)目壓縮機(jī)的數(shù)量從3臺(tái)增加至8臺(tái)。項(xiàng)目建成后，一次充電可儲(chǔ)存280萬(wàn)千瓦時(shí)電量，能滿足10萬(wàn)輛新能源汽車的充電需求，全年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤27萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放52萬(wàn)噸。

2025年一季度，二期項(xiàng)目1號(hào)主廠房順利完成基礎(chǔ)“出零米”，機(jī)組主體地下部分施工完成，具備上部主體結(jié)構(gòu)施工條件。