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2024年，被称为“空气充电宝”的压缩空气储能异军突起，山东等地的压缩空气储能电站相继并网发电，引发市场高度关注。
业内人士表示，压缩空气储能作为一种新型长时物理储能技术，可缓解新能源“随机性、间歇性、波动性”问题，且具有建设周期短、规模大、安全可靠、对环境更友好等特点。
2024年年初，国家能源局发布2024年第1号公告，将“山东省肥城市300MW/1800MWh压缩空气储能示范项目”等56个项目列为新型储能试点示范项目，涵盖锂离子电池储能、压缩空气储能、液流电池储能、重力储能、飞轮储能等多种技术路线。其中压缩空气储能占比达两成。
图片来源：国家能源局网站
压缩空气储能是什么？
“充电宝有储电和发电两个功能，而压缩空气储能的介质是空气，它有储和发两个运行状态，可以形象类比为‘空气充电宝’。”中储国能总经理纪律告诉中国证券报记者。
纪律介绍称，压缩空气储能电站利用电网的电，特别是后半夜电网运行低谷时多余的电，或者是风能、光伏发电中产生的弃风电、弃光电。首先，通过电动机驱动压缩机，将空气从常压状态压缩到高压状态。在这个过程中，空气被压缩后会产生大量热量，这部分热量不会被浪费，而是储存到储热系统中。同时，经过压缩后的高压空气被存储到储气库中。这个储气库可以是地下的盐穴或地上的人工罐体等。
整个过程可以理解为将电能转化为机械能、热能、以及空气的压力能进行存储。
在需要发电的时候，把高压空气释放，并用储存的压缩热能给空气先预热，升温之后去驱动透平膨胀机运行，透平膨胀机转动之后去连接发电机发电，放电的过程相当于将空气的压力能和热能转化为电能。
压缩空气储能并不是新生事物。记者了解到，在上世纪70年代，传统压缩空气储能在国际上已有发展。据悉，传统压缩空气发电系统在膨胀发电环节需要燃烧天然气，对化石燃料的依赖性较强。为提升压缩空气储能系统的储能效率、降低成本，先后出现蓄热压缩空气储能、液态空气储能、等温压缩空气储能等新型压缩空气储能技术。
技术优势显著
先进压缩空气储能技术具有大规模、储能时间长、成本低、长寿命、环保性能优越、建设周期短、安全性能高以及多功能支持电网运行等特点。
其中，压缩空气储能功率与容量解耦，可满足4—10小时及以上的长时储能需求。
同时，成本低。“空气压缩储能的储能介质是空气是取之不尽用之不竭的，不管初投资也好，还是全生命周期的度电成本也好，它在所有储能技术里，相对来说是比较低的。”纪律说。
中储国能市场负责人郭少峰表示，当前大规模压缩空气储能全寿命度电成本为0.2元—0.3元/kWh，产业化后初始投资成本为800元—1500元/kWh。“基本能够对标抽水蓄能。”
另外，压缩空气储能电站的使用寿命可达30—50年，建设周期为2年左右，布局灵活，没有地理位置限制；不燃烧化石燃料、无污染物排放。
以山东肥城国际首套300MW/1800MWh先进压缩空气储能国家示范电站为例，2024年4月，该电站实现首次并网发电一次成功。
纪律告诉记者，该电站具备300MW的发电功率，能同时给几十万户居民供电。此外，其瞬时的发电能力非常强，一次充满可以发电180万度，每小时发电30万度，可发电6个小时，一天一充。
压缩空气储能作为一种极具发展潜力的长时储能技术，未来的市场需求广阔。“截至2024年底，长时储能在整个储能体系中的占比超过60%。而抽水蓄能作为长时储能的主要形式，2023年年底的占比达59%。预计未来压缩空气储能在整个储能体系中的占比有望达30%。”纪律说。
市场前景广阔
国家能源局数据显示，截至2024年11月底，全国累计发电装机容量约32.3亿千瓦，同比增长14.4%。其中，太阳能发电装机容量约8.2亿千瓦，同比增长46.7%；风电装机容量约4.9亿千瓦，同比增长19.2%。
随着新能源发电量的快速增长，电网对电力灵活性和稳定性的要求不断提升。
国家能源局能源节约和科技装备司副司长边广琦表示，国家能源局积极引导各地科学建设并合理调用新型储能，在传统电力保供手段基础上，推动新型储能充分发挥“超级充电宝”功效，为顶峰时段电力保供贡献关键力量。
据电网企业统计，2024年1月至8月，全国新型储能累计充放电量约260亿千瓦时，等效利用小时数约620小时。
国家能源局日前表示，下一步，将持续完善新型储能发展政策体系，引导新型储能科学配置和合理调用，促进新型储能在更多场景发挥功效，支撑新型能源体系和新型电力系统建设。
平安证券研报显示，常见的储能技术主要包括机械储能、热储能、电磁储能、电化学储能和氢储能等类别。现阶段，机械储能中的抽水蓄能是全球储能装机的主要形式，锂电池储能则是新型储能（除抽蓄之外的储能技术路线统称）装机的主要形式。不同储能方式的功率等级和放电时间各不相同，适用于电力系统的不同场景。抽蓄、液流电池和压缩空气储能规模大、成本低，适宜长时储能；飞轮储能、电磁储能响应速度快、循环次数高，适宜调频应用。
作为长时储能技术之一的压缩空气储能技术在2024年步入发展的快车道。公开资料显示，压缩空气储能步入单机300MW的阶段，多个大规模示范电站将投入使用。
数据显示，在新的储能建设项目中，百兆瓦级和中长时储能成为常态。预计到2030年，我国长时储能装机规模约2300万千瓦，约占同期新型储能装机总规模的20%；2060年超长时储能装机规模约1.5亿千瓦。
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