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新型電力系統(tǒng)下壓縮空氣儲能大有可為

訪中國電建西北院太陽能熱發(fā)電工程研究中心

副主任牛東圣

“十四五”期間，我國壓縮空氣儲能項目將進入全新的發(fā)展階段，業(yè)界專家學(xué)者對此提出若干建議。

中能傳媒：請簡要介紹壓縮空氣儲能系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理。

牛東圣

壓縮空氣儲能技術(shù)被視為除抽水蓄能之外的另一種極具潛力的大規(guī)模儲能技術(shù)。壓縮空氣儲能系統(tǒng)主要由壓縮機、儲氣庫、回?zé)嵯到y(tǒng)、儲熱系統(tǒng)、膨脹機和發(fā)電機組成。在儲能時，利用低谷電或可再生能源棄電驅(qū)動壓縮機將空氣壓縮至高壓狀態(tài)并存于儲氣室，同時通過回?zé)嵯到y(tǒng)將壓縮過程中產(chǎn)生的壓縮熱回收并儲存；在釋能時，將高壓空氣從儲氣室釋放驅(qū)動膨脹機發(fā)電，同時利用存儲的壓縮熱加熱進入膨脹機的高壓空氣，無需燃料補燃，全過程無燃燒、零排放。

中能傳媒：壓縮空氣儲能對于構(gòu)建新型電力系統(tǒng)有何作用和意義?

牛東圣

今年2月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》中，曾9次提到壓縮空氣儲能，指出到2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)模化發(fā)展階段、具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件，百兆瓦級壓縮空氣儲能技術(shù)實現(xiàn)工程化應(yīng)用；積極探索商業(yè)化發(fā)展模式，逐步降低儲能成本，開展規(guī)?；瘍δ茉圏c示范。

在新型電力系統(tǒng)構(gòu)建中，壓縮空氣儲能在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)均有廣泛的用武之地。在電源側(cè)儲能應(yīng)用場景下，壓縮空氣儲能電站以參與調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)為主要應(yīng)用場景。在電網(wǎng)側(cè)儲能應(yīng)用場景下，壓縮空氣儲能電站用途主要包括調(diào)峰調(diào)頻、黑啟動、緩解輸配電阻塞及延緩輸配電設(shè)備投資、提高供電可靠性等，發(fā)揮保底電網(wǎng)作用。在用戶側(cè)儲能應(yīng)用場景下，壓縮空氣儲能電站立足于滿足用戶降低用電成本及提高用電可靠性的需求，可包括基于峰谷電價的用電成本管理場景，參與電力輔助服務(wù)市場場景等。

中能傳媒：壓縮空氣儲能在我國的發(fā)展現(xiàn)狀，規(guī)模化推廣的關(guān)鍵痛點在哪里?

牛東圣

2014年，清華大學(xué)等單位在安徽蕪湖建成了500千瓦非補燃壓縮空氣儲能示范工程，系統(tǒng)效率約為40％。中國科學(xué)院工程熱物理研究所在河北廊坊建成了1.5兆瓦級非補燃超臨界壓縮空氣儲能系統(tǒng)示范工程，儲能系統(tǒng)效率約為52%，并于2016年在貴州畢節(jié)建成了10兆瓦壓縮空氣儲能示范平臺，額定工況效率達到60.2%。

在壓縮空氣儲能電站商業(yè)化方面，目前已并網(wǎng)的項目主要有江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站國家示范工程一期60兆瓦/300兆瓦時項目、山東肥城鹽穴先進壓縮空氣儲能調(diào)峰電站一期10兆瓦示范電站、河北張家口國際首套100兆瓦/400兆瓦時先進壓縮空氣儲能國家示范項目等。其中，河北張家口100兆瓦/400兆瓦時先進壓縮空氣儲能項目系統(tǒng)效率達到70.4%，達到國際最高水平。

目前，我國壓縮空氣儲能電站還處于商業(yè)化發(fā)展初期，主要的制約因素包括，第一，儲氣庫適宜選址受限。天然鹽穴儲氣庫由于其具有密封性和經(jīng)濟性好等顯著優(yōu)點在國內(nèi)外被作為地下高壓儲氣庫的首選，然而我國適合建設(shè)地下儲氣庫的巖鹽礦藏主要分布在長江中下游、山東和廣東局部地區(qū)，而光伏和風(fēng)電裝機規(guī)模巨大、對于大規(guī)模儲能需求迫切的“三北”地區(qū)，則缺少適宜于建設(shè)鹽穴地下儲氣庫的巖鹽地層。第二，人工儲氣庫成本較高。除了鹽穴等天然地下空間外，人工開挖硬巖洞穴儲氣庫是較為理想的替代儲氣庫方案，其優(yōu)點在于適合建庫的硬巖巖石類型多、分布廣，選址相對容易，然而其綜合建設(shè)成本相對較高，還處于商業(yè)化示范階段。第三，電價政策尚不明朗。目前國內(nèi)暫未出臺針對壓縮空氣儲能電站上網(wǎng)電價的支持性政策文件，壓縮空氣儲能電站的定價機制還在探索階段，這也在一定程度上影響了投資意愿。

中能傳媒：金壇項目對鹽穴地況的利用，是否為類似工況下（煤礦礦井等）的壓縮空氣儲能項目開發(fā)提供依據(jù)?

牛東圣

地下儲氣庫選型選址是大規(guī)模壓縮空氣儲能電站規(guī)劃設(shè)計的首要問題和先決條件。壓縮空氣儲能地下儲氣庫需要滿足耐高壓（10兆帕級別）、氣密性好、地質(zhì)穩(wěn)定性好、耐交變疲勞應(yīng)力等技術(shù)要求。

地下鹽穴具有體積大、密閉性好、穩(wěn)定性高的天然優(yōu)勢，可為壓縮空氣儲能提供優(yōu)良的儲氣條件，是壓縮空氣儲能地下儲氣庫的首選。除此之外，廢棄礦洞、人工地下儲氣庫等其他地下空間也是地下儲氣庫的可行選項。

對于廢棄礦洞而言，廢棄礦井和巷道經(jīng)過改造后具有作為地下儲氣庫的潛力。然而以廣泛存在的廢棄煤礦礦井及巷道為例，對其進行利用存在著空間穩(wěn)定性不足，存在巷道坍塌和地面沉陷風(fēng)險、埋深大帶來的地下水處理難度大、煤礦瓦斯等有害氣體處置等一系列問題需要研究解決。 

原標(biāo)題：新型電力系統(tǒng)下壓縮空氣儲能大有可為