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3月12日，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》全文發(fā)布。“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要中明確指出在氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。其中提出要實施電化學儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等儲能示范項目。

現(xiàn)代能源體系建設(shè)工程共有5大項目，其中在電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)方面，要建設(shè)桐城、磬安、泰安二期、渾源、莊河、安化、貴陽、南寧等抽水蓄能電站，實施電化學儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等儲能示范項目。

可再生能源近年來得到了快速的發(fā)展，不僅僅是由于這是促進減少碳排放的有效途徑，更因為風能和太陽能是全球普遍存在的能源資源：本地開發(fā)，本地使用，無需運輸，更不用考慮國際市場的波動。在相關(guān)成本不斷降低的背景下，很多之前經(jīng)濟性不算好的地方也能使用風能和太陽能了。但是由于這兩種發(fā)電方式天然的間歇性和不穩(wěn)定性，可靠、低成本的儲能系統(tǒng)也越來越受到重視。目前，比較受關(guān)注的壓縮空氣相關(guān)的儲能技術(shù)有三種。

1.鹽穴壓縮空氣儲能系統(tǒng)

壓縮空氣儲能是利用剩余電力壓縮空氣，并將其儲藏在高壓密封設(shè)施內(nèi)，需要時再釋放出來驅(qū)動汽輪機發(fā)電。這種技術(shù)多年前就已經(jīng)出現(xiàn)，關(guān)鍵在于成本：大容量、密封性好的容器是很貴的。利用開采鹽礦后剩余的礦洞來儲存壓縮空氣是這一領(lǐng)域最新的發(fā)展趨勢，我國目前已有示范性項目即將建成。

鹽穴，即鹽礦開采后留下的礦洞，是一種寶貴的不可再生資源。我國鹽穴資源豐富，大部分體積巨大且密封性良好，適于儲存石油、天然氣等重要戰(zhàn)略物資，也是儲存高壓空氣的理想場所。


金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目是目前空氣儲能領(lǐng)域唯一國家示范項目、國內(nèi)首個鹽穴儲能發(fā)電項目和世界首座非補燃式壓縮空氣儲能商業(yè)電站，一期建設(shè)1套6萬千瓦×5小時的鹽穴非補燃式壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電年利用小時數(shù)約為1660小時，電換電效率為60%以上，使用壽命超過30年，二期規(guī)劃建設(shè)規(guī)模為35萬千瓦，終期規(guī)模將達100萬千瓦。

除此之外，2020年底，中儲國能（北京）技術(shù)有限公司獲得了由中科創(chuàng)星、株洲高科領(lǐng)投的1.6億元天使輪投資。中儲國能專注于壓縮空氣儲能技術(shù)，技術(shù)源自中國科學院工程熱物理研究所。中儲國能正在建設(shè)國際首套100MW壓縮空氣儲能示范項目。項目建設(shè)地點位于張家口市張北縣廟灘云計算產(chǎn)業(yè)園區(qū)。目前項目主設(shè)備已完成加工及測試，正在開展廠房及設(shè)備基礎(chǔ)建設(shè)，預計2021年上半年將完成系統(tǒng)集成安裝，下半年將完成調(diào)試并投入運行。

除此之外，眾多壓縮空氣儲能項目已進入商業(yè)階段，如華能浙江溫州簽訂200MW礬山壓縮空氣儲能項目，魯銀投資擬攜山東鹽業(yè)等開展鹽穴儲氣相關(guān)先導性試驗，山東首個壓縮空氣儲能調(diào)峰電站開工建設(shè)，中廣核旗下公司山西簽約壓縮空氣儲能等項目，江蘇金衛(wèi)星能源科技有限公司為清華大學盧強院士壓縮空氣儲能項目投資10億元，貴州電網(wǎng)公司壓縮空氣儲能領(lǐng)域申請專利量居全球第十二位……

2.液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)

利用天然礦洞來儲存壓縮空氣成本雖然很低，但這種礦洞資源可遇而不可求，可以使用的地方很有限。同樣是使用壓縮空氣作為儲能方式，英國的一家公司試圖讓這種方案具有更廣的適用范圍。

利用剩余電力將空氣降溫到零下196℃，空氣將被液化，這樣體積便縮小了近700倍，極大地降低了對儲存裝置容量的需求。需要輸出電力時，空氣膨脹驅(qū)動發(fā)電機即可供電，轉(zhuǎn)化效率約為60-70%。這比電池效率略低，但是儲罐的成本非常低，而且不需要補充耗材，使用壽命很長，具有大規(guī)模推廣的潛力。

該系統(tǒng)是由來自英國赫特福德郡的自學成才的“后院發(fā)明家”彼得·迪爾曼設(shè)計的，已獲得英國政府的1000萬英鎊資助，建成的50 MW儲能設(shè)備將為曼徹斯特附近大約50000個家庭存儲5個小時的電力。Carlton Highview Storage還計劃在英國進一步開發(fā)四個液態(tài)壓縮空氣儲能項目，儲能容量總計超過1GWh。

Highview的液態(tài)壓縮空氣儲能解決方案具有30-40年的使用壽命，效率約為60%-70%，已通過幾個MW規(guī)模的試點項目證明，在GW規(guī)?；蛎總€項目數(shù)百MW的規(guī)模下是最經(jīng)濟的。據(jù)外媒2020年10月28日報道，Highview宣布與總部位于智利的Energia-Latina S.A. Enlasa (Enlasa)成立合資公司(JV)，將在智利和其他拉美市場開發(fā)“GW級低溫壓縮空氣儲能項目”。

3.多能互補壓縮空氣儲能海上電站

多能互補壓縮空氣儲能海上電站是一種新穎的綜合性技術(shù)裝備，目前還在技術(shù)研發(fā)階段。海上電站海浪能部分采用浮筒-氣缸結(jié)構(gòu)，利用海水的浮力及海浪的上下起伏將環(huán)境空氣壓縮進入集氣管；風能部分采用垂直軸風輪-空壓機（機頭）結(jié)構(gòu)，利用自然風能將環(huán)境空氣壓縮進入集氣管；槽式太陽能集熱管系統(tǒng)將太陽能熱量收集通過換熱器將透平前壓縮空氣加熱升溫進一步增加壓縮空氣能量，提高透平效率，同時提高透平后尾氣溫度，便于尾氣再利用。

海上電站為由框架及三層平臺構(gòu)成的海上構(gòu)筑物，每個浮筒的4個側(cè)面被框架所限制并留有適當間隙使浮筒僅能做上下垂直運動且不被卡死，多個框架相連構(gòu)成整個海上電站，第一層平臺是浮筒氣缸平臺；第二層平臺是風力機平臺，第二層平臺中央位置設(shè)置廠房建筑，廠房建筑內(nèi)設(shè)置換熱器、透平、發(fā)電機、控制系統(tǒng)及電氣設(shè)備等；第三層平臺即廠房建筑屋頂，是槽式太陽能集熱管系統(tǒng)布置平臺。且第一、二層平臺遍布集氣管，由于集氣管長度較長容積較大兼具壓縮空氣存儲、輸送作用，通過集氣管的儲能作用，當海浪能、風能、太陽能能量波動變化時，輸入透平壓縮空氣壓力流量仍可保持一定時間的穩(wěn)定輸出。同時，海上電站為保持壓縮空氣溫度所有管道均采取保溫措施。

海上電站海浪能利用方式不同于其它海洋能利用方式，與海水接觸的設(shè)備只有鋼筋混凝土框架及被限制在其中的浮筒，浮筒采用漁網(wǎng)浮漂材料（硬質(zhì)PVC泡沫材料），該種材料具有良好的耐磨性及硬度，與框架接觸方式采用滑動摩擦方式，海面下不存在任何旋轉(zhuǎn)部件。海浪能壓縮空氣壓強決定于浮筒體積及氣缸直徑，風能壓縮空氣壓強決定于垂直軸風輪掃風面積及空壓機設(shè)計功率，海上電站集氣管壓強大于透平設(shè)計進氣壓強，使集氣管起到儲能作用。據(jù)估算，6MW海上電站占海面積為9萬㎡，年利用小時數(shù)8760小時，年發(fā)電量0.5億kwh，造價3.5-4.5億元，使用壽命70年，按全生命周期計算度電成本0.114元/kwh，不包括其它產(chǎn)品收入。

海上電站壓縮空氣除通過透平膨脹帶動發(fā)電機發(fā)出電力外，其尾氣還可再利用，據(jù)北京天瑞星光熱技術(shù)有限公司資料，槽式太陽能集熱管（導熱油型及熔鹽型）其工作溫度為400℃，參考100kw空氣透平進氣溫度180-260℃，排氣溫度88-176℃，其尾氣仍具有較高熱值，通過曲管換熱器的方式與海水換熱，海水蒸發(fā)以蒸餾水回收的方式制取淡水。

如果將蒸餾水引入電解槽，利用海上電站自身電力電解水，即可在陰極得到氫氣，陽極得到氧氣。這樣海上電站的產(chǎn)品包括電力、淡水、海鹽、冷、熱、氫氣、氧氣。產(chǎn)品種類遠遠大于其他可再生能源單一電力產(chǎn)品，經(jīng)濟效益顯著提高。同時，其可再生能源綜合利用效率可達70-80%，特別是，由于整個過程均為物理變化，對環(huán)境不產(chǎn)生任何影響，利用自身電力制備綠色氫能，其原料水取自海水，較陸地電解水制氫成本更具優(yōu)勢。

我國從浙江到廣東岸線近海及其島嶼是海浪能、風能最為集中的區(qū)域，具有海上電站建設(shè)得天獨厚的優(yōu)勢。同時上述區(qū)域沿海海島眾多，超過4000座，且距離大陸約30km，海上電站的開發(fā)可以帶動我國海島資源的利用，拉動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。 

原標題：三種壓縮空氣儲能技術(shù)介紹