新型電力系統下壓縮空氣儲能大有可為

——訪中國電建西北院太陽能熱發電工程研究中心副主任牛東圣

　　“十四五”期間，我國壓縮空氣儲能項目將進入全新的發展階段，業界專家學者對此提出若干建議。

　　中能傳媒：請簡要介紹壓縮空氣儲能系統的構成及工作原理。

　　牛東圣：壓縮空氣儲能技術被視為除抽水蓄能之外的另一種極具潛力的大規模儲能技術。壓縮空氣儲能系統主要由壓縮機、儲氣庫、回熱系統、儲熱系統、膨脹機和發電機組成。在儲能時，利用低谷電或可再生能源棄電驅動壓縮機將空氣壓縮至高壓狀態并存于儲氣室，同時通過回熱系統將壓縮過程中產生的壓縮熱回收并儲存；在釋能時，將高壓空氣從儲氣室釋放驅動膨脹機發電，同時利用存儲的壓縮熱加熱進入膨脹機的高壓空氣，無需燃料補燃，全過程無燃燒、零排放。

　　中能傳媒：壓縮空氣儲能對于構建新型電力系統有何作用和意義。

　　牛東圣：今年2月，國家發改委、國家能源局發布的《“十四五”新型儲能發展實施方案》中，曾9次提到壓縮空氣儲能，指出到2025年，新型儲能由商業化初期步入規?；l展階段、具備大規模商業化應用條件，百兆瓦級壓縮空氣儲能技術實現工程化應用；積極探索商業化發展模式，逐步降低儲能成本，開展規?；瘍δ茉圏c示范。

　　在新型電力系統構建中，壓縮空氣儲能在電源側、電網側、用戶側均有廣泛的用武之地。在電源側儲能應用場景下，壓縮空氣儲能電站以參與調峰調頻等輔助服務為主要應用場景。在電網側儲能應用場景下，壓縮空氣儲能電站用途主要包括調峰調頻、黑啟動、緩解輸配電阻塞及延緩輸配電設備投資、提高供電可靠性等，發揮保底電網作用。在用戶側儲能應用場景下，壓縮空氣儲能電站立足于滿足用戶降低用電成本及提高用電可靠性的需求，可包括基于峰谷電價的用電成本管理場景，參與電力輔助服務市場場景等。

　　中能傳媒：壓縮空氣儲能在我國的發展現狀，規?；茝V的關鍵痛點在哪里？

　　牛東圣：2014年，清華大學等單位在安徽蕪湖建成了500千瓦非補燃壓縮空氣儲能示范工程，系統效率約為40%。中國科學院工程熱物理研究所在河北廊坊建成了1.5兆瓦級非補燃超臨界壓縮空氣儲能系統示范工程，儲能系統效率約為52%，并于2016年在貴州畢節建成了10兆瓦壓縮空氣儲能示范平臺，額定工況效率達到60.2%。

　　在壓縮空氣儲能電站商業化方面，目前已并網的項目主要有江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站國家示范工程一期60兆瓦/300兆瓦時項目、山東肥城鹽穴先進壓縮空氣儲能調峰電站一期10兆瓦示范電站、河北張家口國際首套100兆瓦/400兆瓦時先進壓縮空氣儲能國家示范項目等。其中，河北張家口100兆瓦/400兆瓦時先進壓縮空氣儲能項目系統效率達到70.4%，達到國際最高水平。

　　目前，我國壓縮空氣儲能電站還處于商業化發展初期，主要的制約因素包括，第一，儲氣庫適宜選址受限。天然鹽穴儲氣庫由于其具有密封性和經濟性好等顯著優點在國內外被作為地下高壓儲氣庫的首選，然而我國適合建設地下儲氣庫的巖鹽礦藏主要分布在長江中下游、山東和廣東局部地區，而光伏和風電裝機規模巨大、對于大規模儲能需求迫切的“三北”地區，則缺少適宜于建設鹽穴地下儲氣庫的巖鹽地層。第二，人工儲氣庫成本較高。除了鹽穴等天然地下空間外，人工開挖硬巖洞穴儲氣庫是較為理想的替代儲氣庫方案，其優點在于適合建庫的硬巖巖石類型多、分布廣，選址相對容易，然而其綜合建設成本相對較高，還處于商業化示范階段。第三，電價政策尚不明朗。目前國內暫未出臺針對壓縮空氣儲能電站上網電價的支持性政策文件，壓縮空氣儲能電站的定價機制還在探索階段，這也在一定程度上影響了投資意愿。

　　中能傳媒：金壇項目對鹽穴地況的利用，是否為類似工況下（煤礦礦井等）的壓縮空氣儲能項目開發提供依據？

　　牛東圣：地下儲氣庫選型選址是大規模壓縮空氣儲能電站規劃設計的首要問題和先決條件。壓縮空氣儲能地下儲氣庫需要滿足耐高壓（10兆帕級別）、氣密性好、地質穩定性好、耐交變疲勞應力等技術要求。

　　地下鹽穴具有體積大、密閉性好、穩定性高的天然優勢，可為壓縮空氣儲能提供優良的儲氣條件，是壓縮空氣儲能地下儲氣庫的首選。除此之外，廢棄礦洞、人工地下儲氣庫等其他地下空間也是地下儲氣庫的可行選項。

　　對于廢棄礦洞而言，廢棄礦井和巷道經過改造后具有作為地下儲氣庫的潛力。然而以廣泛存在的廢棄煤礦礦井及巷道為例，對其進行利用存在著空間穩定性不足，存在巷道坍塌和地面沉陷風險、埋深大帶來的地下水處理難度大、煤礦瓦斯等有害氣體處置等一系列問題需要研究解決。