中國儲能網訊：在地下千米的巖層深處，一座能夠儲存百萬度電能的“巨型充電寶”正在悄然改寫世界能源格局。當16兆帕的高壓成功沖破技術壁壘，當100兆瓦電力持續(xù)穩(wěn)定輸出4小時，中國在空氣儲能這一賽道上，以令全球矚目的“加速度”一路疾馳。從年初湖北應城300兆瓦示范工程刷新世界紀錄，到日前蘭石重裝斬獲肥城項目9996萬元大單，短短數月內，多項重磅成果接連涌現。而在這場意義非凡的能源革命背后，空氣儲能壓縮機作為核心“心臟”設備，正憑借100%國產化的突破性進展，向世界揭秘中國在全球儲能競賽中的制勝密碼。
化空氣為超級電池 空氣儲能的中國答卷
當全球還在為儲能技術路線爭論不休時，中國已經用實實在在的項目實踐證明：空氣儲能正從實驗室走向能源革命的主戰(zhàn)場。
目前，在內蒙古蘇尼特左旗廣袤的草原之下，一組人工地下硐室正進行著一場顛覆傳統認知的能量游戲。在電網低谷時段，富余的電能驅動壓縮機啟動，將空氣壓縮至16兆帕的高壓并儲存起來。而當用電高峰來臨，高壓空氣被釋放，推動膨脹機發(fā)電，以100兆瓦的功率持續(xù)供電4小時。這種被形象地稱為“空氣變電池”的空氣儲能技術，其核心原理在于實現電能-壓縮能-電能的循環(huán)轉換。盡管這一過程中存在多次能量轉換帶來的損耗，但它所具備的削峰填谷、應急調峰等功能，對于構建新型電力系統而言，有著遠超能耗損失本身的重大價值。
《2025中國新型儲能行業(yè)發(fā)展白皮書》（以下簡稱《白皮書》）明確指出，空氣儲能被列為最具發(fā)展前景的大規(guī)模儲能技術。一個極具說服力的數據是，在今年全國新列入的14個儲能項目中，空氣儲能項目占比高達50%。這一數據背后，彰顯的是中國對“雙碳”目標的堅定踐行。湖北應城300兆瓦級壓氣儲能示范工程創(chuàng)造了單機功率、儲能規(guī)模、轉換效率三項世界紀錄，并且關鍵裝備實現了100%國產化。江蘇金壇60兆瓦級壓氣儲能項目更是實現了非補燃技術的全球首秀，系統效率突破70%。當全球還在為儲能技術路線爭論不休時，中國已經用實實在在的項目實踐證明：空氣儲能正從實驗室走向能源革命的主戰(zhàn)場。
在整個空氣儲能系統中，空氣儲能壓縮機堪稱“心臟”級的關鍵裝備。陜鼓集團總工程師王勇曾形象地比喻：“如果把儲能系統比作人體，那么壓縮機就是將電能轉化為‘肌肉能量’的核心器官。”但空氣儲能壓縮機的工作機理并不復雜：在電網用電低谷，利用多余的電力驅動壓縮機，將空氣壓縮并存儲；而在用電高峰時，釋放高壓空氣推動發(fā)電設備，實現電能在時間和空間上的靈活轉移。可以說，這種能量轉換過程的效率與可靠性，直接決定了整個儲能系統的經濟性與實用性。
與傳統電池儲能相比，空氣儲能具有三大天然優(yōu)勢：在規(guī)模方面，單站容量可達百兆瓦級，是鋰電池儲能電站的10倍以上；在壽命上，壓縮機能夠穩(wěn)定運行30年，遠超鋰電池5-8年的更換周期；從環(huán)保角度來看，其全生命周期實現零污染物排放，徹底解決了電池儲能面臨的重金屬污染難題。這也很好地解釋了為何《白皮書》預測，到2030年空氣儲能裝機占比將突破30%，成為支撐碳達峰、碳中和“3060”目標的主力技術。
發(fā)力技術創(chuàng)新 加快應用落地
值得一提的是，先進的空氣儲能技術還能夠與風能、太陽能等不穩(wěn)定的清潔能源協同運作，進一步增強了能源供應的韌性。
陜鼓集團在空氣儲能領域的探索，極具代表性。該公司總經理王建軒在接受中國工業(yè)報記者采訪時介紹，陜鼓基于能源互聯島基礎，創(chuàng)新推出的EISS4.0能源互聯島方案，融入了先進的空氣儲能技術。該方案在用電低谷時段，借助壓縮機將空氣壓縮存儲。用電高峰時，釋放壓縮空氣驅動發(fā)電設備，不僅有效平衡了電力供需，還大幅提升了能源利用的穩(wěn)定性與可靠性?！爸档靡惶岬氖?，這項技術還能夠與風能、太陽能等不穩(wěn)定的清潔能源協同運作，進一步增強了能源供應的韌性?！?/span>
王建軒以鋼廠為例進行了詳細說明：“以一年產能處于400-500萬噸區(qū)間的鋼廠來說，其每年的耗電量高達10億度左右，節(jié)能降耗已經成為工業(yè)企業(yè)生存和長遠發(fā)展的核心命題。同時，錯峰用電作為一項重要舉措，受到國家電網的大力支持，這對于保障供給側的用電安全有著重要意義?！?/span>
實際應用成果是對技術實力的最佳證明。在湖北應城全球首臺（套）300兆瓦級空氣儲能示范電站項目中，陜鼓集團提供的核心壓縮機組發(fā)揮了關鍵作用，助力該項目一舉創(chuàng)造了單機功率、儲能規(guī)模、轉換效率三項世界紀錄，充分彰顯了陜鼓在空氣儲能領域的雄厚技術實力。
記者還了解到，從類型與結構來看，空氣儲能壓縮機呈現出多樣化的特點。離心式壓縮機憑借大流量、中高壓的出色適配能力，成為當下大型儲能項目的主流選擇，像江蘇金壇300兆瓦壓氣儲能項目便采用了此類壓縮機。吉瑞石油天然氣工程有限公司離心機技術負責人楊樹茂表示，隨著天然氣管道朝著高壓力、大口徑、大流量的方向發(fā)展，離心式壓縮機的應用也愈發(fā)廣泛。以今年新推出的管道搶修用的車載壓縮機為例，就具備諸多優(yōu)點。此外，在儲氣庫建設方面，國內以往多是小規(guī)模分期建設，如今開始直接建設大型儲氣庫，類型也日益豐富，建設經驗也在不斷積累，目前最大的儲氣庫能存儲幾百億立方米天然氣。在儲氣庫建設中，離心壓縮機扮演著至關重要的角色，例如在歐洲、俄羅斯等地的大型儲氣庫中，使用離心機作為主設備效果良好。
國產力量崛起 從研發(fā)到實踐的全面突破
我國在新型空氣儲能技術領域已處于國際先進水平，從技術研發(fā)到工程示范，均引領全球發(fā)展。
近年來，國內企業(yè)與科研機構在空氣儲能壓縮機技術研發(fā)與項目應用方面成果豐碩。沈鼓集團自2018年起針對儲能電站用離心壓縮機展開深入鉆研，成功攻克多項關鍵技術難題，并牽頭完成60兆瓦非補燃式空氣儲能電站壓縮機組的研制工作。該機組隨后應用于江蘇金壇60兆瓦/300兆瓦時鹽穴空氣儲能發(fā)電國家示范項目，其運行流程緊密貼合電網調峰需求。在低谷儲電、高峰發(fā)電過程中，沈鼓集團設計的多軸離心壓縮機組系統，不僅滿足了高溫儲熱需求。還能應對寬背壓調節(jié)難題，適用于頻繁啟停工況。此外，沈鼓集團還開發(fā)出儲能系列模型機，優(yōu)化機組氣動設計，研究抗疲勞與轉子穩(wěn)定性計算方法，確保機組使用壽命。通過構建智能仿真控制系統，實現機組全自動控制，滿足特殊技術要求。該壓縮機關鍵技術已在多個項目中成功應用，為我國能源轉型注入強大動力。
中國科學院工程熱物理研究所同樣取得重大突破，其研發(fā)的河北省張家口國際首套百兆瓦級先進空氣儲能示范項目壓縮機，通過具有CNAS資質的第三方測試。該壓縮機最高排氣壓力達100.333巴，變工況范圍為18%-118%，最高效率達87.5%，達到國際領先水平。研究所歷經多年努力，自主創(chuàng)新解決一系列設計與制造難題，突破多項關鍵技術，成功研制出具有完全自主知識產權的多級寬負荷壓縮機，為我國空氣儲能技術發(fā)展樹立新的里程碑。
展望未來，空氣儲能壓縮機將朝著更高效率、更大功率密度、智能化控制、材料與制造創(chuàng)新以及成本降低與產業(yè)化的方向持續(xù)邁進。
在效率提升上，非補燃技術成為主流發(fā)展趨勢，借助超臨界儲熱、熔鹽儲熱等前沿技術，進一步提升壓縮熱回收效率，向系統效率80%的目標發(fā)起沖擊。功率密度方面，單機功率將從目前的300兆瓦級邁向600兆瓦級，滿足百兆瓦級電站不斷增長的需求。智能化控制領域，集成AI算法與物聯網技術，實現壓縮機全生命周期健康管理與自適應調節(jié)，提升系統運行的穩(wěn)定性與可靠性。材料與制造創(chuàng)新層面，3D打印技術將助力制造復雜流道葉輪，航空技術的引入將進一步提升壓縮機性能。成本控制與產業(yè)化進程中，隨著項目裝機量的快速增長，壓縮機單位成本有望下降20%-30%，國產化率的不斷提升也將進一步降低成本，推動技術大規(guī)模商業(yè)化應用。
中科院工程熱物理研究所研究員陳海生指出，我國在新型空氣儲能技術領域已處于國際先進水平，從技術研發(fā)到工程示范，均引領全球發(fā)展。他認為，未來空氣儲能商業(yè)化將進入規(guī)模化發(fā)展階段，但目前系統效率、規(guī)模及成本仍有提升空間。
空氣儲能壓縮機作為實現大規(guī)模物理儲能的核心裝備，其技術的每一次進步都在推動空氣儲能朝著高效化、低成本化、智能化的方向大步邁進。在“雙碳”目標的引領下，以及新型電力系統建設的浪潮中，空氣儲能壓縮機將在電網調峰、可再生能源消納等關鍵領域發(fā)揮不可替代的重要作用，成為構建零碳能源體系的堅實支柱。
