迫切需要啟動更大規(guī)模（100兆瓦級）的新型壓縮空氣儲能技術研發(fā)，預計100兆瓦級新型壓縮空氣儲能技術的效率可以提高到70%，其單位成本可降為約為4000元/千瓦左右暨1000元/千瓦時左右。

1引言

儲能技術是解決可再生能源大規(guī)模接入、提高常規(guī)電力系統和區(qū)域能源系統效率、安全性和經濟性的迫切需要，被稱為能源革命的支撐技術和戰(zhàn)略性新興產業(yè)。截至2017年底，我國儲能裝機為28.9吉瓦，約占全國電力總裝機的1.6%，遠低于世界2.7%的平均水平。預計到2050年，我國儲能裝機將達到200吉瓦以上，占發(fā)電總量的10%~15%，市場需求巨大而迫切。壓縮空氣儲能具有規(guī)模大、效率高、成本低、環(huán)保等優(yōu)點，被認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模儲能技術之一。

2傳統壓縮空氣儲能技術

傳統壓縮空氣儲能系統是基于燃氣輪機技術開發(fā)的儲能系統。在用電低谷，將空氣壓縮并存于儲氣室中，使電能轉化為空氣的內能存儲起來；在用電高峰，高壓空氣從儲氣室釋放，進入燃燒室同燃料一起燃燒，然后驅動透平發(fā)電。目前已在德國（Huntorf 290兆瓦）和美國（McIntosh 110兆瓦）得到了商業(yè)應用。但是傳統壓縮空氣儲能系統存在三個主要技術瓶頸，一是依賴天然氣等化石燃料提供熱源；二是需要依賴大型儲氣洞穴，如巖石洞穴、鹽洞、廢棄礦井等；三是系統效率較低，Huntorf和McIntosh電站效率分別為42%和54%。

圖1 傳統壓縮空氣儲能系統原理圖

3新型壓縮空氣儲能技術

為解決傳統壓縮空氣儲能的技術瓶頸問題，近年來，國內外學者開展了新型壓縮空氣儲能技術研發(fā)工作，包括絕熱壓縮空氣、蓄熱式壓縮空氣儲能及等溫壓縮空氣儲能（不使用燃料）、液態(tài)空氣儲能（不使用大型儲氣洞穴）、超臨界壓縮空氣儲能和先進壓縮空氣儲能（不使用大型儲氣洞穴、不使用燃料）等。目前，國際上已建成兆瓦級新型壓縮空氣儲能系統示范的機構共4家，分別是英國Highview公司（2兆瓦液態(tài)空氣儲能系統，2010年）、美國SustainX公司（1.5兆瓦等溫壓縮空氣儲能系統，2013年）、美國General Compression公司（2兆瓦蓄熱式壓縮空氣儲能系統，2012年）和中國科學院工程熱物理研究所（1.5兆瓦超臨界壓縮空氣儲能系統，2013年和10兆瓦先進壓縮空氣儲能系統，2016年）。其中，中國科學院工程熱物理研究所于2016年建成國際首套10兆瓦先進壓縮空氣儲能示范系統，系統效率達60.2%，是全球目前效率最高規(guī)模最大的新型壓縮空氣儲能系統，目前中國科學院工程熱物理研究所正在研發(fā)國際首套100兆瓦級先進壓縮空氣儲能示范系統，預計2020年左右建成。

代表性新型壓縮空氣儲能技術包括：

（一）絕熱壓縮空氣儲能系統

該系統在儲能時，通過壓縮機將空氣壓縮至高溫高壓狀態(tài)后，利用儲熱系統將壓縮熱儲存，空氣降溫并儲存在儲罐中。釋能時，將高壓空氣釋放，利用儲存的壓縮熱使空氣升溫，然后推動膨脹機做功發(fā)電。該系統回收壓縮熱再利用，使效率得到了提高，同時去除了燃燒室，實現了零排放，但壓縮過程能耗較高，由于壓縮機出口的空氣溫度高，對設備材料要求高。

圖2 絕熱壓縮空氣儲能系統原理圖

（二）蓄熱式壓縮空氣儲能系統

該系統同絕熱壓縮空氣儲能系統的區(qū)別在于該系統在壓縮過程級間換熱及儲熱，絕熱壓縮空氣儲能在全部壓縮過程結束后儲熱。相較于絕熱壓縮空氣儲能，蓄熱式壓縮空氣儲能系統的儲熱溫度及儲能密度較低，但其壓縮機耗能減小，且對于壓縮機材料要求不高。該系統缺點在于增加了多級換熱及儲熱，系統初投資有所增加。

圖3 蓄熱式壓縮空氣儲能系統原理圖