壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用場(chǎng)景

1、壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用場(chǎng)景綜述《壓縮機(jī)》雜志原創(chuàng)文章能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)賴以進(jìn)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，依據(jù)《可再生能源進(jìn)展“十三五”規(guī) 劃》設(shè)定的進(jìn)展目標(biāo)，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重在2022年與2030年將分 別到達(dá)15%與20%,至2022年全國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量將到達(dá)6. 8億千瓦， 可再生能源發(fā)電電量將占據(jù)發(fā)電總量的27%。具備波動(dòng)性及間歇性特點(diǎn)的可再生能源電能大規(guī)模并網(wǎng)，對(duì)電力系統(tǒng)平安穩(wěn) 定運(yùn)行水平提出了更高要求。作為智能電網(wǎng)的重要組成

2、局部，儲(chǔ)能技術(shù)能夠?yàn)殡?網(wǎng)運(yùn)行供應(yīng)調(diào)峰、調(diào)頻及黑啟動(dòng)等多種服務(wù)，能夠顯著提高電力系統(tǒng)的敏捷性及 平安性。壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)是一種可以大容量推廣的物理儲(chǔ)能技術(shù)，為促進(jìn)壓縮 空氣儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)展，北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、廣東省自然科學(xué)基金、“十二五” 我國(guó)科技方案先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域2022年度工程指南及我國(guó)重點(diǎn)研發(fā)方案高新領(lǐng) 域2022年度工程指南等科技渠道均對(duì)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行了資助。我國(guó) 發(fā)改委及我國(guó)能源局等多部委聯(lián)合于2022年9月發(fā)布的

3、《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與 產(chǎn)業(yè)進(jìn)展的指導(dǎo)意見（發(fā)改能源（2022〕1701號(hào)）》明確提出開展10MW/100MWh 級(jí)超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)研發(fā)及示范，于2022年6月進(jìn)一步發(fā)布的《貫徹落 實(shí)〈關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)進(jìn)展的指導(dǎo)意見〉2022-2022年行動(dòng)方案》提出重 點(diǎn)推動(dòng)大容量壓縮空氣儲(chǔ)能等重大先進(jìn)技術(shù)工程建設(shè)，推動(dòng)百兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能 工程實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證示范。本文針對(duì)《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)進(jìn)展的指導(dǎo)意見》中涉及的壓縮空氣儲(chǔ) 能技術(shù)進(jìn)行綜述

4、，梳理了國(guó)內(nèi)致力于壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)工程示范的研發(fā)團(tuán)隊(duì)及其 技術(shù)。在此基礎(chǔ)上介紹了全球兩座大容量商業(yè)化壓縮空氣儲(chǔ)能電站的運(yùn)行狀況， 跟蹤國(guó)內(nèi)外新型壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的工程示范最新進(jìn)展，以較全面的視角對(duì)已投 運(yùn)多年的商業(yè)化儲(chǔ)能站運(yùn)行閱歷及近年來(lái)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)展?fàn)顩r進(jìn)行綜 述，同時(shí)以電源側(cè)儲(chǔ)能站場(chǎng)景、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能站場(chǎng)景及用戶側(cè)儲(chǔ)能站場(chǎng)景為切入點(diǎn) 開展了壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的商業(yè)場(chǎng)景適用性分析，為壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)展供應(yīng) 借鑒。1儲(chǔ)能市場(chǎng)及儲(chǔ)能技

5、術(shù)依據(jù)《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)討論白皮書2022》公布的儲(chǔ)能猜想數(shù)據(jù)，至2025年我們我 國(guó)的抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)容量將到達(dá)90GW,至2023年我們我國(guó)的電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì) 裝機(jī)容量將到達(dá)20GWo截至2022年底，我們我國(guó)的儲(chǔ)能裝機(jī)累計(jì)容量已經(jīng)到達(dá)31. 3GW,其中抽水 蓄能電站累計(jì)容量為29.99GW,電化學(xué)儲(chǔ)能電站的累計(jì)裝機(jī)容量為1072. 7MW,電 化學(xué)儲(chǔ)能電站中的鋰離子電池儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)容量最高，鋰離子電池儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī) 容量為758.8MW。相

6、對(duì)于裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)的電化學(xué)儲(chǔ)能站，可大容量推廣的壓幫助服務(wù)收益與機(jī)組的調(diào)整速率、響應(yīng)時(shí)間、調(diào)整量偏差和調(diào)整里程均有關(guān)系。 儲(chǔ)能站可以同常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組組成聯(lián)合體的形式，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰調(diào)頻功能，提升火 電廠AGC調(diào)頻性能，一方面削減常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組頻繁變化，降低煤耗，削減機(jī) 組設(shè)施磨損，延長(zhǎng)設(shè)施壽命，另一方面發(fā)揮壓縮空氣儲(chǔ)能電站響應(yīng)時(shí)間短，調(diào)整 速率快、調(diào)整精度高、壽命長(zhǎng)等技術(shù)特點(diǎn)。壓縮空氣儲(chǔ)能電站在電源側(cè)的收益來(lái) 源參加調(diào)峰調(diào)頻等幫助服務(wù)獲

7、得的收益。此外，由于風(fēng)電、光伏等新能源出力具 有季節(jié)性和間歇性，采用壓縮空氣儲(chǔ)能電站促進(jìn)新能源消納在技術(shù)上具備可行 性,但從經(jīng)濟(jì)可行性上分析，需要配置的機(jī)組容量極大且年采用小時(shí)數(shù)非常有限, 因此暫不具備經(jīng)濟(jì)性。6.2電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能站場(chǎng)景壓縮空氣儲(chǔ)能電站在電網(wǎng)側(cè)的用途主要包括調(diào)峰調(diào)頻、黑啟動(dòng)、緩解輸配電 堵塞及延緩輸配電設(shè)施投資、提高供電牢靠性等。黑啟動(dòng)是指當(dāng)電力系統(tǒng)因發(fā)生 故障而停止運(yùn)行后，通過(guò)擁有自啟動(dòng)力量的機(jī)組領(lǐng)先啟動(dòng)，帶動(dòng)無(wú)自啟動(dòng)力量

8、的 機(jī)組恢復(fù)運(yùn)行，進(jìn)而到達(dá)恢復(fù)整個(gè)電力系統(tǒng)的目的。緩解輸配電堵塞指在輸配電 線路上配置儲(chǔ)能站，在輸配電線路輸送負(fù)荷超過(guò)線路容量時(shí)，啟用儲(chǔ)能站進(jìn)行調(diào) 整。因電網(wǎng)輸配電設(shè)施容量需滿意用戶側(cè)最大負(fù)荷需求，對(duì)于僅在高峰時(shí)段短暫 負(fù)荷超出輸配電設(shè)施容量的電網(wǎng)側(cè)場(chǎng)景，進(jìn)行電網(wǎng)全面升級(jí)及擴(kuò)建的本錢昂揚(yáng)， 此時(shí)通過(guò)配置儲(chǔ)能站能夠顯著延緩輸配電設(shè)施擴(kuò)容進(jìn)度。提高供電牢靠性是指， 壓縮空氣儲(chǔ)能電站可以作為配電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供電的一種備用電源，當(dāng)上級(jí)電網(wǎng)停電 或鄰

9、近配電線路故障時(shí),通過(guò)轉(zhuǎn)供電為重要負(fù)荷持續(xù)供電,從而提高供電牢靠性。電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能由于發(fā)揮保底電網(wǎng)功能，商業(yè)模式主要是通過(guò)將儲(chǔ)能站投資及運(yùn) 行費(fèi)用納入電網(wǎng)輸配電價(jià)進(jìn)行核定。但是，目前我國(guó)出臺(tái)的輸配電系列核定政策 暫未松動(dòng)，短期內(nèi)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能難以大量納入電網(wǎng)輸配電價(jià)核定范圍。因此可以預(yù) 見，將來(lái)一段時(shí)間電網(wǎng)側(cè)壓縮空氣儲(chǔ)能仍舊主要以帶有“首臺(tái)首套”性質(zhì)的科研 示范為主，距離規(guī)模化應(yīng)用尚需時(shí)間。5.3用戶側(cè)儲(chǔ)能站場(chǎng)景用戶側(cè)作為電能發(fā)-輸-配-變-用

10、的最終一個(gè)環(huán)節(jié)，直接消費(fèi)電能以服務(wù)社會(huì) 經(jīng)濟(jì)進(jìn)展。儲(chǔ)能站在用戶側(cè)的場(chǎng)景由降低用電本錢及提高用戶側(cè)電能牢靠性等需 求基礎(chǔ)上演化而來(lái)。壓縮空氣儲(chǔ)能電站具備平安、無(wú)污染、機(jī)組壽命長(zhǎng)及機(jī)組性能穩(wěn)定等特點(diǎn)， 特殊是采納罐式結(jié)構(gòu)的壓縮空氣儲(chǔ)能具有空間上的敏捷性，結(jié)合用戶側(cè)峰谷電價(jià) 和兩部制電價(jià)，可在用戶側(cè)降低用電本錢并提高用電牢靠性，壓縮空氣儲(chǔ)能站的 用途及場(chǎng)景主要包括：基于峰谷電價(jià)的用電本錢管理場(chǎng)景，基于兩部制電價(jià)的容 量費(fèi)用管理場(chǎng)景，基于提升電