迫切需要啟動更大規模（100兆瓦級）的新型壓縮空氣儲能技術研發，預計100兆瓦級新型壓縮空氣儲能技術的效率可以提高到70%，其單位成本可降為約為4000元/千瓦左右暨1000元/千瓦時左右。

1引言

儲能技術是解決可再生能源大規模接入、提高常規電力系統和區域能源系統效率、安全性和經濟性的迫切需要，被稱為能源革命的支撐技術和戰略性新興產業。截至2017年底，我國儲能裝機為28.9吉瓦，約占全國電力總裝機的1.6%，遠低于世界2.7%的平均水平。預計到2050年，我國儲能裝機將達到200吉瓦以上，占發電總量的10%~15%，市場需求巨大而迫切。壓縮空氣儲能具有規模大、效率高、成本低、環保等優點，被認為是最具發展潛力的大規模儲能技術之一。

2傳統壓縮空氣儲能技術

傳統壓縮空氣儲能系統是基于燃氣輪機技術開發的儲能系統。在用電低谷，將空氣壓縮并存于儲氣室中，使電能轉化為空氣的內能存儲起來；在用電高峰，高壓空氣從儲氣室釋放，進入燃燒室同燃料一起燃燒，然后驅動透平發電。目前已在德國（Huntorf 290兆瓦）和美國（McIntosh 110兆瓦）得到了商業應用。但是傳統壓縮空氣儲能系統存在三個主要技術瓶頸，一是依賴天然氣等化石燃料提供熱源；二是需要依賴大型儲氣洞穴，如巖石洞穴、鹽洞、廢棄礦井等；三是系統效率較低，Huntorf和McIntosh電站效率分別為42%和54%。

圖1 傳統壓縮空氣儲能系統原理圖

3新型壓縮空氣儲能技術

為解決傳統壓縮空氣儲能的技術瓶頸問題，近年來，國內外學者開展了新型壓縮空氣儲能技術研發工作，包括絕熱壓縮空氣、蓄熱式壓縮空氣儲能及等溫壓縮空氣儲能（不使用燃料）、液態空氣儲能（不使用大型儲氣洞穴）、超臨界壓縮空氣儲能和先進壓縮空氣儲能（不使用大型儲氣洞穴、不使用燃料）等。目前，國際上已建成兆瓦級新型壓縮空氣儲能系統示范的機構共4家，分別是英國Highview公司（2兆瓦液態空氣儲能系統，2010年）、美國SustainX公司（1.5兆瓦等溫壓縮空氣儲能系統，2013年）、美國General Compression公司（2兆瓦蓄熱式壓縮空氣儲能系統，2012年）和中國科學院工程熱物理研究所（1.5兆瓦超臨界壓縮空氣儲能系統，2013年和10兆瓦先進壓縮空氣儲能系統，2016年）。其中，中國科學院工程熱物理研究所于2016年建成國際首套10兆瓦先進壓縮空氣儲能示范系統，系統效率達60.2%，是全球目前效率最高規模最大的新型壓縮空氣儲能系統，目前中國科學院工程熱物理研究所正在研發國際首套100兆瓦級先進壓縮空氣儲能示范系統，預計2020年左右建成。

代表性新型壓縮空氣儲能技術包括：

（一）絕熱壓縮空氣儲能系統

該系統在儲能時，通過壓縮機將空氣壓縮至高溫高壓狀態后，利用儲熱系統將壓縮熱儲存，空氣降溫并儲存在儲罐中。釋能時，將高壓空氣釋放，利用儲存的壓縮熱使空氣升溫，然后推動膨脹機做功發電。該系統回收壓縮熱再利用，使效率得到了提高，同時去除了燃燒室，實現了零排放，但壓縮過程能耗較高，由于壓縮機出口的空氣溫度高，對設備材料要求高。

圖2 絕熱壓縮空氣儲能系統原理圖

（二）蓄熱式壓縮空氣儲能系統

該系統同絕熱壓縮空氣儲能系統的區別在于該系統在壓縮過程級間換熱及儲熱，絕熱壓縮空氣儲能在全部壓縮過程結束后儲熱。相較于絕熱壓縮空氣儲能，蓄熱式壓縮空氣儲能系統的儲熱溫度及儲能密度較低，但其壓縮機耗能減小，且對于壓縮機材料要求不高。該系統缺點在于增加了多級換熱及儲熱，系統初投資有所增加。

圖3 蓄熱式壓縮空氣儲能系統原理圖