数字储能网讯：压缩空气储能具有规模大、成本低、寿命长、清洁无污染、安全可靠等优点，正在从示范应用逐步走向市场。
据科技日报，近日，华能金坛盐穴压缩空气储能发电二期项目在江苏常州正式开工，这是目前世界上单机功率最大、总容量最大、综合效率最高的压缩空气储能电站。
华能金坛盐穴压缩空气储能发电二期项目规划建设两套35万千瓦非补燃式压缩空气储能机组，盐穴总容积达120万立方米。项目建成后，一次充电可储存电量280万千瓦时，年预计充放电330次，相当于节约标准煤27万吨、减少二氧化碳排放52万吨。
作为江苏省重大项目和华能集团“十大科技专项”重点任务，该项目研发制造出世界最先进的空气透平和压缩机组，实现核心设备的100%国产化。
作为一种物理储能技术，压缩空气储能是通过物理变化即对空气的压缩和膨胀来实现能量的储存和释放。在储能阶段，利用电网富余电力驱动电动机带动压缩机，把常压空气压缩成高压状态，储存到地下盐穴，完成由电能向势能的转化。当电力紧张时释放高压空气，推动膨胀机做功，带动发电机发电，对电网进行调峰，实现调度。与电化学储能相比，压缩空气储能技术使用寿命更长，可达30年至50年，因而成本更低。
世界上第一座投入商业运行压缩空气储能电站是德国Kraftwerk Huntorf电站，于1978年投入使用。其机组的压缩机功率为60MW，释能输出功率为290MW，该电厂在2007年进行了改造，实施改造是为了实现更高的功率，最高可达320MW，能源效率(RTE)为42%。在该电厂中，压缩空气储存在两个约310000m3的盐穴中，运行压力为43~70bar（4.3MPa~7MPa），深度为600m。该电站运行至今，主要用于热备用和平滑负荷。
在非高峰负荷期间，电机消耗电力来压缩空气并将其储存在地下盐穴中。之后在高峰负荷期间，该过程将逆向进行，将压缩空气与天然气混合并燃烧以产生电力。燃气轮机通常使用约2/3的功率输出来压缩燃烧空气，因此当压缩机由储存的压缩空气供应并与膨胀机分离时，额定功率将增大3倍。与传统燃气轮机相比，该工厂每千瓦时消耗的天然气仅为1/3，因此效率更高，污染物排放量更少。
图3 德国Kraftwerk Huntorf压缩空气储能电站能量转换示意图
表1 德国Kraftwerk Huntorf压缩空气储能电站运行基本参数
美国在1991年投运了Alabama州的McIntosh压缩空气储能电站，该项目是世界上第二个压缩空气储能项目,建设成本估计为6500万美元.压缩空气储存在深度约450米，上下高差约300米，宽约60米，容积约538000m3的盐穴中,压缩空气储气压力为7.5MPa。该电站输出功率为110MW，压缩机组功率为50MW，运行效率54%，，可实现连续41小时空气压缩和26小时发电，机组从启动到满负荷运转约需9分钟。
2001年，日本上砂川盯压缩空气储能示范项目于北海道空知郡投入运行。输出功率为 4MW，储气库利用废弃的煤矿巷道，巷道直径6m，长57m，埋450m，容积约1600m3，最大内压8MPa，隧道内衬为0.7m厚的混凝土。衬砌为分块式混凝土预制块，混凝土块之间设置接缝填充物，分块式混凝土层外侧为回填混凝土层，内衬由3层3mm厚的丁基橡胶和尼龙加强网组成。此外，日本还在神冈进行了采用水幕密封无衬砌洞室的示范研究项目。
总部位于多伦多的HYDROSTOR公司是开发长时储能技术的企业之一，该公司的储能技术已超越实验室规模，目前正专注于打造大型储能系统。该公司制造的系统以压缩空气的形式将能量储存在地下，HYDROSTOR的第一个上线大型项目可能是澳大利亚银城能源存储中心，该中心将能够以200兆瓦的功率放电长达8小时。该项目建设工作于2024年底开始，该工厂将于2027年中期投入运营。
下一个项目将是位于加州克恩县罗莎蒙德附近的Willow Rock能源存储中心，其容量为500兆瓦，能够以该水平运行八小时。HYDROSTOR计划于明年年底开始建设，并在2030年前投入运营。与其他一些长期储能公司不同，HYDROSTOR已经证明了其技术。该公司自2019年以来在安大略省戈德里奇运营着一座1.75兆瓦的小型发电厂，每次可运行约6小时。
压缩空气储能技术被比喻为“空气充电宝”，具有规模大、成本低、寿命长、清洁无污染、安全可靠等优点。近年来，新型储能技术正在不断涌现，技术路线“百花齐放”，压缩空气储能凭借多项优势，正在从示范应用逐步走向市场。
2024年4月30日，在山东省泰安市肥城经开区储能产业园，国际首套300MW/1800MWh先进压缩空气储能国家示范电站首次并网发电并一次成功，这是全球规模最大的压缩空气储能项目,也是国内新型储能技术应用的一个里程碑,将提高国内新能源的消纳能力。300兆瓦先进压缩空气储能国家示范电站基于中国科学院工程热物理研究所原创提出的先进压缩空气储能技术建设,在用电低谷时,利用电能将常压空气进行压缩并储存在地下盐穴中,同时将压缩储气过程中产生的热量回收;在用电高峰期,地下盐穴的高压空气会被释放,携带储存的热量一起推动膨胀机做功并带动发电机发电,就像一个“超级充电宝”。该电站建设规模为300兆瓦/1800兆瓦时,可实现连续放电6小时,年发电约6亿度,能保障超过20万户家庭的用电需求。储1度电最终能放出0.72度电,可有效提升区域电网的调峰能力,促进风电、光电等新能源消纳,每年可节约标准煤约18.9万吨,减少二氧化碳排放约49万吨。
压缩空气储能技术作为清洁高效的能源储存方式，不仅有助于降低温室气体排放，减缓气候变化，还具备高灵活性、强适应性和长寿命等优势，适用于不同规模的能源储存需求。在发电、输电和消费侧，压缩空气储能技术都能发挥重要作用，提升电力系统的稳定性，降低用电成本。尽管面临系统效率、成本等挑战，但随着技术进步和政策支持，压缩空气储能技术技术有望未来推动清洁能源领域的发展。
