壓縮空氣儲能產業化指日可待——訪中儲國能(北京)技術有限公司總經理紀律

　　從宏觀層面來講，儲能行業普遍希望形成合理的電價機制，充分體現儲能的多重價值，即按儲能實現的多種功能給予相應的綜合收益，同時加強標準及規范制定，進一步規范壓縮空氣儲能產業的發展。

　　近日，由中國科學院工程熱物理研究所和中儲國能(北京)技術有限公司(以下簡稱“中儲國能”)聯合研發的國際首套300兆瓦先進壓縮空氣儲能系統膨脹機完成集成測試，順利下線。這標志著我國在壓縮空氣儲能系統研發方面取得重大突破。

　　未來壓縮空氣儲能行業發展前景如何?300兆瓦先進壓縮空氣儲能產品何時量產?壓縮空氣儲能發展面臨哪些挑戰?圍繞上述問題，《中國能源報》記者專訪了中儲國能總經理紀律。

　　原創技術世界領先

　　中國能源報：我國壓縮空氣儲能發展情況如何?從跟跑到領跑，經歷了哪些技術迭代?

　　紀律：壓縮空氣儲能技術并非新技術，上世紀40年代就已提出。針對傳統壓縮空氣儲能依賴化石燃料、大型儲氣洞穴，效率較低的問題，2000年左右，全球開始開發新型壓縮空氣儲能系統。我國壓縮空氣儲能技術發展較快，特別是在新型壓縮空氣儲能領域已居于國際領先水平。中國科學院工程熱物理研究所在國家“863”計劃、“973”計劃、國家重點研發計劃、中國科學院A類先導專項等重大項目支持下，先后完成蓄熱式壓縮空氣儲能和液態空氣儲能技術研發，并于2009年在國際上原創性提出了超臨界壓縮空氣儲能系統。

　　通過多年努力，中國科學院工程熱物理研究所完成1-300兆瓦先進壓縮空氣儲能技術攻關，并先后完成國際首套1.5兆瓦、10兆瓦及100兆瓦示范項目建設，建成我國物理儲能領域首個國家級研發中心——“國家能源大規模物理儲能技術研發中心”，并于2018年12月通過技術作價入股的方式成立中儲國能。目前，中儲國能已擁有完整的百兆瓦級先進壓縮空氣儲能系統自主知識產權，具備百兆瓦級先進壓縮空氣儲能系統研發、設計，核心裝備制造、工程實施，以及電站投資和運營全套能力，研發及產業化進程已處于國際引領地位。

　　中國能源報：如何理解先進壓縮空氣儲能系統的原理?

　　紀律：傳統壓縮空氣儲能主要依賴大型儲氣洞穴，如巖石洞穴、鹽洞、廢棄礦井等，受限于地理條件。我們團隊掌握蓄熱式壓縮空氣儲能、液態空氣儲能及超臨界壓縮空氣儲能等新型壓縮空氣儲能技術路線，統稱為先進壓縮空氣儲能技術。所謂“先進”主要表現為解決了傳統壓縮空氣儲能系統依賴大型儲氣洞穴、依賴化石燃料和系統效率低三大技術瓶頸。

　　儲能時，電動機驅動多級壓縮機，將空氣壓縮至高壓并儲存到儲氣裝置中，完成電能到空氣壓力能的轉換，過程中各級壓縮機的壓縮熱通過換熱器回收并儲存在蓄熱介質中。釋能時，將壓縮空氣從儲氣裝置釋放，通入多級膨脹機做功，完成空氣壓力能到電能的轉換，在此過程中，已儲存壓縮熱的蓄熱介質通過各級膨脹機的級前換熱器，加熱膨脹機進口空氣。

　　設計效率接近理論極限值

　　中國能源報：國際首套300兆瓦先進壓縮空氣儲能系統研發應用情況如何?

　　紀律：我們團隊是從千瓦級壓縮空氣儲能系統研究起步，2013年在河北廊坊建成國際首套1.5兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范系統，2016年在貴州畢節建成國際首套10兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范系統，2021年底在張家口建成國際首套100兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范電站，并于2022年9月并網發電，前期積累了豐富的技術研發及工程示范經驗。

　　2021年，我們啟動了300兆瓦先進壓縮空氣儲能技術攻關。壓縮空氣儲能技術的理論極限效率在75%左右，目前300兆瓦系統的設計效率能達到72.1%，已接近理論極限值。

　　研發300兆瓦先進壓縮空氣儲能技術的同時，我們也在同步推動山東、河南、江西等多個商業示范電站的建設工作。項目進展最快的是山東肥城二期項目，正在建設300兆瓦鹽穴壓縮空氣儲能電站，初步計劃今年底完工，爭取明年上半年投產發電。

　　中國能源報：300兆瓦先進壓縮空氣儲能系統研制過程中，遇到哪些困難?

　　紀律：開展全球單機規模最大的300兆瓦先進壓縮空氣儲能系統研發，尚無成功經驗借鑒，研發的核心難點是如何提高效率、降低成本，并提高系統可靠性及調節性能。研發挑戰集中在三個方面：一是如何基于近20年研發積累，不斷優化先進壓縮空氣儲能系統各環節，使整個儲能系統性能達到最優;二是如何不斷創新研制300兆瓦系統用的寬負荷多級壓縮機、高負荷多級膨脹機、高效緊湊式蓄熱換熱器等核心裝備;三是如何在變工況運行要求下，通過系統的優化控制保障系統可靠、平穩、安全運行。

　　規模化仍需政策支持

　　中國能源報：300兆瓦先進壓縮空氣儲能產品何時能實現量產?

　　紀律：我國裝備制造能力很強，具備產能快速復制的能力。國際首套張家口100兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范項目建成以后，該技術在國內多地開展推廣應用，300兆瓦先進壓縮空氣儲能產品與100兆瓦類似，設備定型后即可規模化生產。

　　不過，300兆瓦先進壓縮空氣儲能技術能否大規模應用，還依賴于相關的電價政策。目前，一些地方雖然出臺了省級政策，但是全國很多地方并未明確。除政策支持外，示范工程項目的建設速度及質量也很重要，因為工程技術提升、工程管理人員的培養有個過程，軟實力的提升和擴充，并非短期內能實現。

　　中國能源報：投運的壓縮空氣儲能項目盈利情況如何?

　　紀律：我們已建成5個壓縮空氣儲能項目，前期主要是技術示范項目，商業運行的項目是山東肥城10兆瓦項目和張家口100兆瓦項目。

　　總體來說，壓縮空氣儲能正處于產業化初期，是典型的投資額較大但長期收益穩定的重資產項目，回收周期與火電、水電類似，大概在10年左右。但由于壓縮空氣儲能電站的建設周期較短，使用壽命卻長達30-50年，電站的長期收益還是相當不錯。特別是未來隨著國家及地方的電價政策出臺、產業鏈逐步完善、規模化生產降低成本、效率進一步提升后，壓縮空氣儲能的電站收益及產業發展被業界普遍看好。

　　中國能源報：壓縮空氣儲能快速發展還需要在哪幾方面發力?

　　紀律：從宏觀層面來講，儲能行業普遍希望形成合理的電價機制，充分體現儲能的多重價值，即按儲能實現的多種功能給予相應的綜合收益，同時加強標準及規范制定，進一步規范壓縮空氣儲能產業的發展。從技術層面來說，一是可以進一步優化、提升，包括提高系統單機規模，提升系統效率及各方面性能;二是降低成本，通過產業鏈逐步成熟、設備規模化生產及大規模工程應用等方法實現。

　　文 | 中國能源報 記者 蘇南