压缩空气储能产业化指日可待——访中储国能(北京)技术有限公司总经理纪律

从宏观层面来讲，储能行业普遍希望形成合理的电价机制，充分体现储能的多重价值，即按储能实现的多种功能给予相应的综合收益，同时加强标准及规范制定，进一步规范压缩空气储能产业的发展。

　　近日，由中国科学院工程热物理研究所和中储国能(北京)技术有限公司(以下简称“中储国能”)联合研发的国际首套300兆瓦先进压缩空气储能系统膨胀机完成集成测试，顺利下线。这标志着我国在压缩空气储能系统研发方面取得重大突破。

　　未来压缩空气储能行业发展前景如何?300兆瓦先进压缩空气储能产品何时量产?压缩空气储能发展面临哪些挑战?围绕上述问题，《中国能源报》记者专访了中储国能总经理纪律。

　　原创技术世界领先

　　中国能源报：我国压缩空气储能发展情况如何?从跟跑到领跑，经历了哪些技术迭代?

　　纪律：压缩空气储能技术并非新技术，上世纪40年代就已提出。针对传统压缩空气储能依赖化石燃料、大型储气洞穴，效率较低的问题，2000年左右，全球开始开发新型压缩空气储能系统。我国压缩空气储能技术发展较快，特别是在新型压缩空气储能领域已居于国际领先水平。中国科学院工程热物理研究所在国家“863”计划、“973”计划、国家重点研发计划、中国科学院A类先导专项等重大项目支持下，先后完成蓄热式压缩空气储能和液态空气储能技术研发，并于2009年在国际上原创性提出了超临界压缩空气储能系统。

　　通过多年努力，中国科学院工程热物理研究所完成1-300兆瓦先进压缩空气储能技术攻关，并先后完成国际首套1.5兆瓦、10兆瓦及100兆瓦示范项目建设，建成我国物理储能领域首个国家级研发中心——“国家能源大规模物理储能技术研发中心”，并于2018年12月通过技术作价入股的方式成立中储国能。目前，中储国能已拥有完整的百兆瓦级先进压缩空气储能系统自主知识产权，具备百兆瓦级先进压缩空气储能系统研发、设计，核心装备制造、工程实施，以及电站投资和运营全套能力，研发及产业化进程已处于国际引领地位。

　　中国能源报：如何理解先进压缩空气储能系统的原理?

　　纪律：传统压缩空气储能主要依赖大型储气洞穴，如岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等，受限于地理条件。我们团队掌握蓄热式压缩空气储能、液态空气储能及超临界压缩空气储能等新型压缩空气储能技术路线，统称为先进压缩空气储能技术。所谓“先进”主要表现为解决了传统压缩空气储能系统依赖大型储气洞穴、依赖化石燃料和系统效率低三大技术瓶颈。

　　储能时，电动机驱动多级压缩机，将空气压缩至高压并储存到储气装置中，完成电能到空气压力能的转换，过程中各级压缩机的压缩热通过换热器回收并储存在蓄热介质中。释能时，将压缩空气从储气装置释放，通入多级膨胀机做功，完成空气压力能到电能的转换，在此过程中，已储存压缩热的蓄热介质通过各级膨胀机的级前换热器，加热膨胀机进口空气。

　　设计效率接近理论极限值

　　中国能源报：国际首套300兆瓦先进压缩空气储能系统研发应用情况如何?

　　纪律：我们团队是从千瓦级压缩空气储能系统研究起步，2013年在河北廊坊建成国际首套1.5兆瓦先进压缩空气储能国家示范系统，2016年在贵州毕节建成国际首套10兆瓦先进压缩空气储能国家示范系统，2021年底在张家口建成国际首套100兆瓦先进压缩空气储能国家示范电站，并于2022年9月并网发电，前期积累了丰富的技术研发及工程示范经验。

　　2021年，我们启动了300兆瓦先进压缩空气储能技术攻关。压缩空气储能技术的理论极限效率在75%左右，目前300兆瓦系统的设计效率能达到72.1%，已接近理论极限值。

　　研发300兆瓦先进压缩空气储能技术的同时，我们也在同步推动山东、河南、江西等多个商业示范电站的建设工作。项目进展最快的是山东肥城二期项目，正在建设300兆瓦盐穴压缩空气储能电站，初步计划今年底完工，争取明年上半年投产发电。

　　中国能源报：300兆瓦先进压缩空气储能系统研制过程中，遇到哪些困难?

　　纪律：开展全球单机规模最大的300兆瓦先进压缩空气储能系统研发，尚无成功经验借鉴，研发的核心难点是如何提高效率、降低成本，并提高系统可靠性及调节性能。研发挑战集中在三个方面：一是如何基于近20年研发积累，不断优化先进压缩空气储能系统各环节，使整个储能系统性能达到最优;二是如何不断创新研制300兆瓦系统用的宽负荷多级压缩机、高负荷多级膨胀机、高效紧凑式蓄热换热器等核心装备;三是如何在变工况运行要求下，通过系统的优化控制保障系统可靠、平稳、安全运行。

　　规模化仍需政策支持

　　中国能源报：300兆瓦先进压缩空气储能产品何时能实现量产?

　　纪律：我国装备制造能力很强，具备产能快速复制的能力。国际首套张家口100兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目建成以后，该技术在国内多地开展推广应用，300兆瓦先进压缩空气储能产品与100兆瓦类似，设备定型后即可规模化生产。

　　不过，300兆瓦先进压缩空气储能技术能否大规模应用，还依赖于相关的电价政策。目前，一些地方虽然出台了省级政策，但是全国很多地方并未明确。除政策支持外，示范工程项目的建设速度及质量也很重要，因为工程技术提升、工程管理人员的培养有个过程，软实力的提升和扩充，并非短期内能实现。

　　中国能源报：投运的压缩空气储能项目盈利情况如何?

　　纪律：我们已建成5个压缩空气储能项目，前期主要是技术示范项目，商业运行的项目是山东肥城10兆瓦项目和张家口100兆瓦项目。

　　总体来说，压缩空气储能正处于产业化初期，是典型的投资额较大但长期收益稳定的重资产项目，回收周期与火电、水电类似，大概在10年左右。但由于压缩空气储能电站的建设周期较短，使用寿命却长达30-50年，电站的长期收益还是相当不错。特别是未来随着国家及地方的电价政策出台、产业链逐步完善、规模化生产降低成本、效率进一步提升后，压缩空气储能的电站收益及产业发展被业界普遍看好。

　　中国能源报：压缩空气储能快速发展还需要在哪几方面发力?

　　纪律：从宏观层面来讲，储能行业普遍希望形成合理的电价机制，充分体现储能的多重价值，即按储能实现的多种功能给予相应的综合收益，同时加强标准及规范制定，进一步规范压缩空气储能产业的发展。从技术层面来说，一是可以进一步优化、提升，包括提高系统单机规模，提升系统效率及各方面性能;二是降低成本，通过产业链逐步成熟、设备规模化生产及大规模工程应用等方法实现。

　　文 | 中国能源报 记者 苏南