據(jù)中儲國能官微消息，近日，中國科學(xué)院工程熱物理研究所在先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)研發(fā)方面取得重要進(jìn)展，河北省張家口國際首套百兆瓦級先進(jìn)壓縮空氣儲能示范項(xiàng)目壓縮機(jī)通過具有CNAS資質(zhì)的第三方測試，測試結(jié)果為最高排氣壓力達(dá)100.333bar，變工況范圍為18%-118%，最高效率達(dá)87.5%，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
壓縮空氣儲能具有大規(guī)模、長時(shí)間、低成本、高效率、安全和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模儲能技術(shù)之一?！丁笆奈濉毙滦蛢δ馨l(fā)展實(shí)施方案》將百兆瓦級壓縮空氣儲能技術(shù)作為新型儲能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向之一。
壓縮機(jī)是壓縮空氣儲能系統(tǒng)的最重要的核心部件之一，其作用主要是在儲能時(shí)，將常壓空氣壓縮至高壓狀態(tài)，并儲存至儲氣裝置中，完成將電能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力能和熱能的過程。
中國科學(xué)院工程熱物理研究所通過自主創(chuàng)新，解決了一系列設(shè)計(jì)和制造難題，突破了總體設(shè)計(jì)及優(yōu)化、全三維流動優(yōu)化、復(fù)雜緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高效變工況控制等關(guān)鍵技術(shù)，研制成功了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的百兆瓦級壓縮空氣儲能系統(tǒng)多級寬負(fù)荷壓縮機(jī)，使該壓縮機(jī)具有效率高、壓力大、運(yùn)行范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
大型長壽命的新型儲能技術(shù)
據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2022年底，我國已投運(yùn)新型儲能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模達(dá)870萬千瓦，其中，壓縮空氣儲能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模占比2%，為17.4萬千瓦。
壓縮空氣儲能是基于燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)衍生出來的一種新型儲能技術(shù)，工作原理為，在夜間等用電低谷時(shí)段，啟動壓縮機(jī)，將空氣壓縮存儲進(jìn)儲氣裝置;在白天等用電高峰時(shí)段，將儲氣裝置內(nèi)存儲的壓縮空氣引入燃燒室，經(jīng)加熱升溫后轉(zhuǎn)化為高溫高壓氣體，氣體膨脹后驅(qū)動渦輪機(jī)發(fā)電。
組成方面，壓縮空氣儲能系統(tǒng)一般由壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、換熱器、儲氣裝置、發(fā)電機(jī)/電動機(jī)、控制系統(tǒng)六大部分組成。
優(yōu)點(diǎn)方面，壓縮空氣儲能第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是功率大，僅次于抽水蓄能電站，可應(yīng)用于100MW+的大型儲能電站上;第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是壽命長，系統(tǒng)壽命可達(dá)40-50年，可進(jìn)行上萬次的充放電;第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是儲能時(shí)間長，可達(dá)4小時(shí)以上。
不過，瑜不掩瑕，壓縮空氣儲能也有很多不足。
1、布局不夠靈活，大型壓縮空氣儲能系統(tǒng)往往需要選址在鹽穴、礦井，以及結(jié)構(gòu)可靠的巖石洞穴等環(huán)境內(nèi)，不能根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選址布局。
2、儲能效率不高，在60%-75%范圍內(nèi)，相對鋰離子電池等技術(shù)較低。
3、啟動時(shí)間較長，一般需要10分鐘左右的啟動時(shí)間。
4、高污染，將空氣加熱升溫為高溫高壓氣體的過程，需要借助煤炭等化石燃料。
中科院工程熱物理所的壓縮空氣儲能研究之路
中國科學(xué)院工程熱物理研究所從2004年起在國內(nèi)最早開展壓縮空氣儲能技術(shù)的研究，經(jīng)過19年的努力，在研發(fā)成功國際首座1.5MW級、10MW級先進(jìn)壓縮空氣儲能國家示范項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，突破了100MW級先進(jìn)壓縮空氣儲能關(guān)鍵技術(shù)，建成了世界首座100MW先進(jìn)壓縮空氣儲能國家示范系統(tǒng)，并于2022年9月30日成功并網(wǎng)發(fā)電，樹立了行業(yè)新的里程碑。
上述相關(guān)工作得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)(A類)、國家發(fā)改委國家可再生能源示范區(qū)重大項(xiàng)目、國家杰出青年科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。