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“如果儲(chǔ)能技術(shù)有革命性突破，能源革命問(wèn)題將迎刃而解。”這句業(yè)內(nèi)廣為流傳的共識(shí)，也是業(yè)內(nèi)謀求能源轉(zhuǎn)型的前置條件——儲(chǔ)能是能源革命的支撐技術(shù)。當(dāng)前電氣式、機(jī)械式、化學(xué)式、熱能式等上百種儲(chǔ)能技術(shù)路線“百舸爭(zhēng)流”并存發(fā)展，壓縮空氣儲(chǔ)能“異軍突起”成為今年熱門(mén)“新秀”。

中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)數(shù)據(jù)顯示，截至2021年底，中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)43.44GW，位居全球第一。其中，抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣和飛輪儲(chǔ)能等其他儲(chǔ)能技術(shù)裝機(jī)分別占86.5%、11.8%、0.4%。截至目前，據(jù)記者不完全統(tǒng)計(jì)，已簽約壓縮空氣儲(chǔ)能規(guī)模約8GW。

從實(shí)際不足0.17GW到簽約規(guī)模約8GW，“名不見(jiàn)經(jīng)傳”的壓縮空氣儲(chǔ)能何以在我國(guó)“嶄露頭角”？其應(yīng)用場(chǎng)景和發(fā)展?jié)摿θ绾?？業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，沒(méi)有十全十美的儲(chǔ)能技術(shù)，空氣壓縮儲(chǔ)能也不例外，其應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)一并考慮儲(chǔ)能容量、功率、存儲(chǔ)時(shí)間、效率、壽命及成本等因素，繼而做出折中選擇。

壓縮空氣儲(chǔ)能，可視為用空氣做的超大號(hào)“充電寶”，從燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)延伸而來(lái)的儲(chǔ)能技術(shù)，利用壓縮機(jī)將空氣壓縮至高壓狀態(tài)，并密封儲(chǔ)存在鹽穴等儲(chǔ)氣庫(kù)中，放電時(shí)通過(guò)壓縮空氣推動(dòng)膨脹機(jī)做功發(fā)電。

世界上首個(gè)商運(yùn)現(xiàn)代壓縮空氣儲(chǔ)能電站1978年誕生于德國(guó)，雖進(jìn)行了多代迭代和效率提升，但仍有局限。傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能需要燃燒化石燃料；其次，其依賴(lài)儲(chǔ)氣洞穴，受地理?xiàng)l件限制；再者壓縮熱未被回收，系統(tǒng)效率不夠高。

經(jīng)過(guò)十幾年技術(shù)攻關(guān)，我國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)獲突破。電規(guī)總院近期召開(kāi)的“大容量物理儲(chǔ)能技術(shù)論壇暨《中國(guó)低碳化發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展報(bào)告2022》發(fā)布會(huì)”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“發(fā)布會(huì)”）顯示，壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)歷了從補(bǔ)燃式到非補(bǔ)燃式的發(fā)展，目前工程領(lǐng)域開(kāi)展前期工作的大部分壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目技術(shù)路線為非補(bǔ)燃式。

據(jù)悉，“非補(bǔ)燃式”技術(shù)擺脫了對(duì)化石燃料的依賴(lài)，具有功率大、儲(chǔ)能時(shí)間長(zhǎng)、壽命長(zhǎng)、安全性好等特點(diǎn)。去年至今，貴州畢節(jié)、山東肥城、江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能供電系統(tǒng)相繼投產(chǎn)，今年一大批項(xiàng)目陸續(xù)簽約上馬。

由于應(yīng)用場(chǎng)景類(lèi)似，壓縮空氣儲(chǔ)能與抽水蓄能常被同臺(tái)比較。

抽水蓄能系統(tǒng)的循環(huán)效率為 70%—80%，預(yù)期使用年限約為40—60年。根據(jù)發(fā)布會(huì)內(nèi)容，造價(jià)方面，抽水蓄能單個(gè)項(xiàng)目的裝機(jī)規(guī)模多在120—200萬(wàn)千瓦之間，投資規(guī)模多在60—100億元之間。2021年核準(zhǔn)項(xiàng)目中，平均5367元/千瓦。2022年在建和規(guī)劃的46個(gè)項(xiàng)目中，最低4200元/千瓦，最高8000元/千瓦，平均6200元/千瓦。抽水蓄能電站局限主要在于對(duì)地理?xiàng)l件要求較嚴(yán)格，建設(shè)周期較長(zhǎng)，初始投資大，并可能涉及環(huán)境和移民問(wèn)題。

壓縮空氣儲(chǔ)能方面，援引自媒體消息，從目前已建成和在建的項(xiàng)目看，兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能的系統(tǒng)效率達(dá)52.1%，10兆瓦的系統(tǒng)效率達(dá)60.2%，百兆瓦級(jí)別以上的系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率可以達(dá)到70%，先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)效率能夠逼近75%。先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，每千瓦單位裝機(jī)成本為4000—6000元，壽命達(dá)30年以上，建設(shè)周期短需2年左右。

相較于抽水蓄能，先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)有較短的制造周期、較少地依賴(lài)自然資源，但其效率和可靠性恐略遜一籌。

“全工況運(yùn)行數(shù)據(jù)＜運(yùn)行數(shù)據(jù)＜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)＜設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，壓縮空氣儲(chǔ)能實(shí)際全工況運(yùn)行效率到底能達(dá)到多少，當(dāng)前未見(jiàn)驗(yàn)證報(bào)告。但可以肯定的是，不如設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)理想。”業(yè)內(nèi)人士告訴記者，目前非補(bǔ)燃是閉式系統(tǒng)，因沒(méi)有外界能量注入，隨著氣體被抽走，空氣的壓力和溫度都在變化，膨脹機(jī)等離高效區(qū)間變遠(yuǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致效率顯著降低。“這就引申出另一個(gè)問(wèn)題，要想獲得高效率，需要調(diào)度貼近壓縮空氣特性，在電網(wǎng)側(cè)調(diào)峰這是不可能的情況。”

另有業(yè)內(nèi)人士指出：“抽水蓄能實(shí)際運(yùn)行的最高效率可達(dá)82％左右，努力方向是達(dá)到85%及以上，而先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能設(shè)計(jì)效率數(shù)據(jù)75%，這是技術(shù)特點(diǎn)決定的。”

造價(jià)水平、裝機(jī)規(guī)模、技術(shù)水平互相交織，共同作用于經(jīng)濟(jì)性。“地下工程、設(shè)備大型化、地質(zhì)條件等，壓縮空氣儲(chǔ)能可靠性和維護(hù)成本待評(píng)估。當(dāng)前系統(tǒng)造價(jià)高、投資回收期長(zhǎng)。相比電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)響應(yīng)慢，不利于配合新能源運(yùn)行。”上述專(zhuān)家表示。

發(fā)布會(huì)也有專(zhuān)家指出，先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性能有待進(jìn)一步提高，系統(tǒng)成本尚有下降空間。

總體而言，儲(chǔ)能技術(shù)能增加電網(wǎng)靈活性、改善電力質(zhì)量、促進(jìn)新能源消納，不同的儲(chǔ)能技術(shù)也有各自的特點(diǎn)與適用場(chǎng)景，沒(méi)有完美的儲(chǔ)能技術(shù)。歸根結(jié)底，能否在市場(chǎng)中搏得一席之地，政策扶植是錦上添花，技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)成本、規(guī)模等級(jí)等才是市場(chǎng)角逐的“硬通貨”。

原標(biāo)題： 沒(méi)有完美的儲(chǔ)能技術(shù)，壓縮空氣儲(chǔ)能也不例外