中國儲能網(wǎng)訊：7月24日-25日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會聯(lián)合河北省釩鈦行業(yè)協(xié)會等主辦的2025全國液流電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會暨第五屆全國新型儲能技術(shù)及工程應(yīng)用大會在成都圓滿召開。
大會以“聚焦液流電池技術(shù)創(chuàng)新，推動儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”為主題，針對液流電池及新型儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享前沿技術(shù)路線、上下游供應(yīng)鏈體系、智能化系統(tǒng)集成方案、創(chuàng)新商業(yè)模式、技術(shù)標準、示范項目應(yīng)用案例以及新產(chǎn)品與解決方案。
在7月25日上午進行的物理儲能與氫儲能專場論壇中，中能建數(shù)字科技集團有限公司儲能技術(shù)成套中心副主任李季做了題為《中國能建壓縮空氣儲能技術(shù)研發(fā)與工程實踐》的主題報告演講。
以下內(nèi)容根據(jù)大會發(fā)言整理提煉，僅供參考。
中能建數(shù)字科技集團有限公司儲能技術(shù)成套中心副主任李季
李季：尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位同仁上午好！我是數(shù)科集團李季，本次匯報的題目是《中國能建壓縮空氣儲能技術(shù)研發(fā)與工程實踐》。
匯報分四個部分，先向大家介紹下數(shù)科集團。
數(shù)科集團是中能建全資子公司，是中能建“數(shù)字化轉(zhuǎn)型和科技強企”的主要載體，主營業(yè)務(wù)主要有新型儲能業(yè)務(wù)、數(shù)字化業(yè)務(wù)、調(diào)試運維業(yè)務(wù)、電商業(yè)務(wù)以及地熱業(yè)務(wù)。作為壓氣儲能領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，以“鍛造全世界最好的新型儲能系統(tǒng)，建設(shè)新時代卓越的科技創(chuàng)新企業(yè)”為目標，秉持“全自主化、全產(chǎn)業(yè)鏈、全國產(chǎn)化、全開放式”的“四全”合作理念，發(fā)揮“研投建營數(shù)”一體化優(yōu)勢，聚力打造全球領(lǐng)先的“中國能建壓氣儲能系統(tǒng)解決方案”，成功在湖北應(yīng)城建成世界首座300MW壓縮空氣儲能電站示范工程，并與2025年1月9日成功發(fā)布“能儲一號”品牌。
第二部分是研究背景
隨著2020年9月雙碳目標的提出，2021年3月以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)提出，電力行業(yè)的電源結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)形態(tài)發(fā)生了巨大變化。由于“兩高兩抵”特性，給電力系統(tǒng)帶來沖擊，也影響了電力系統(tǒng)的安全運行。因此，為了提高電網(wǎng)安全性，助力大比例新能源消納，大規(guī)模長時物理儲能成為必然選擇，也將成為新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐。
目前，國內(nèi)主流儲能型式有抽水蓄能、電化學(xué)儲能、壓縮空氣儲能。該圖展示了典型不同儲能類型的性能參數(shù)對比表，從圖中可以看出，壓縮空氣儲能具有儲能功率大、時間長、成本低、壽命長、布置靈活、建設(shè)周期段、安全性高等優(yōu)點，是真正意義上的環(huán)境友好型全綠色零碳電站，同時可為系統(tǒng)提供調(diào)頻、調(diào)相、旋轉(zhuǎn)備用、黑啟動等輔助服務(wù)功能，并可廣泛應(yīng)用在沙戈荒能源大基地、鹽穴資源富集區(qū)、用電負荷中心等應(yīng)用場景。
自1949年被提出，壓縮空氣儲能經(jīng)歷傳統(tǒng)補燃式壓縮空氣儲能到非補燃式壓縮空氣儲能技術(shù)發(fā)展階段。國外已投產(chǎn)商運的壓縮空氣儲能電站有兩個，第一個是德國Huntorf電站，于1978年投產(chǎn)，是補燃式壓縮空氣儲能電站。第二個商業(yè)電站是美國阿拉巴馬州的Mclntosh電站，于1991年投產(chǎn)，也是補燃式壓縮空氣儲能電站，不同之處在于該系統(tǒng)利用了煙氣余熱來提高鹽穴出來的空氣溫度，提高了系統(tǒng)循環(huán)效率。
國內(nèi)壓縮空氣儲能電站經(jīng)歷了500kW、1MW、10MW、60MW、100MW等級的發(fā)展歷程，其技術(shù)路線均采用非補燃式，且朝著大容量、絕熱壓縮方向發(fā)展。目前已建和在建的項目主要有安徽蕪湖500kW壓儲電站、貴州畢節(jié)10MW壓儲電站、江蘇金壇60MW壓儲電站、河北張家口100MW壓儲電站、以及中能建投資建設(shè)的湖北應(yīng)城300MW級、甘肅酒泉300MW、山東泰安350MW、陜西銅川350MW的非補燃式壓儲電站，以及其它集團投資的如國信淮安2x300MW、華能金壇二期2x350MW、中電建肥城2x300MW的壓儲電站。
壓縮空氣儲能作為一種大型物理儲能技術(shù)，用電低谷時，將電能解耦為壓力勢能和熱能，用電高峰時，將壓力勢能和熱能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。目前，壓縮空氣儲能系統(tǒng)主要包含7大系統(tǒng)，分別是高壓儲氣系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)、壓縮換熱系統(tǒng)、熱量存儲系統(tǒng)、膨脹換熱系統(tǒng)、膨脹發(fā)電系統(tǒng)以及控制調(diào)度系統(tǒng)。
第三部分是中國能建壓縮空氣儲能系統(tǒng)解決方案
在聚焦大容量壓縮空氣儲能之初，也就是2020年，就在考慮如何充分結(jié)合中國能建的優(yōu)勢，即全產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同優(yōu)勢、面向多場景的項目開發(fā)優(yōu)勢、工程化領(lǐng)域快速切換優(yōu)勢等，同時又能夠利于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，便于電力系統(tǒng)直接調(diào)度、可快速迭代更多容量機型、可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)自主化以及可接續(xù)傳統(tǒng)火電裝備產(chǎn)業(yè)，最終確定以系統(tǒng)簡潔、效率高、經(jīng)濟性好、可大規(guī)模工程化為目標，在對整個系統(tǒng)進行充分研究論證，并對國內(nèi)大型裝備制造企業(yè)進行調(diào)研的基礎(chǔ)上，中能建聚焦研發(fā)300MW級大容量長時壓縮空氣儲能系統(tǒng)。這也是300MW級壓儲電站的首次提出，通過規(guī)?；慕ㄔO(shè)，可以有效降低單位千瓦造價、提升系統(tǒng)效率、更符合新型電力系統(tǒng)對大規(guī)模新能源消納和大峰谷差調(diào)峰的需求。
關(guān)于大容量壓儲電站技術(shù)路線選擇，主流有兩種，一種是“中溫絕熱壓縮”技術(shù)方案，采用高壓熱水儲熱；另外一種是“高溫絕熱壓縮”技術(shù)方案，采用“帶壓熱水+熔融鹽”聯(lián)合儲熱。因此，形成了中能建具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“絕熱壓縮+寬溫儲熱+地下儲氣庫”的技術(shù)路線，也是今后最適合大規(guī)模市場化推廣的技術(shù)路線。
針對關(guān)鍵技術(shù)難點，主要有三個方面，地上工程的壓縮和發(fā)電環(huán)節(jié)、儲換熱環(huán)節(jié)，地下工程的儲氣環(huán)節(jié)，并提出“地下決定成敗，地上決定好壞”。
針對新技術(shù)攻關(guān)，我們從需求中提煉科學(xué)問題，再將之分解成一個個關(guān)鍵技術(shù)，通過試驗平臺的驗證，最終應(yīng)用于工程示范中。針對科學(xué)問題，第一是掌握大規(guī)模壓縮空氣儲能系統(tǒng)中物質(zhì)流和能量流的低阻傳遞、高效儲存的交互響應(yīng)與協(xié)同耦合機制；第二是循環(huán)高壓荷載作用下大容量儲氣庫巖石變形理論和密封結(jié)構(gòu)設(shè)計理論?；诖?，從五點開展了關(guān)鍵技術(shù)研究，并建立了四大實驗室，最后應(yīng)用于湖北應(yīng)城、甘肅酒泉、山東泰安、陜西銅川的示范工程中。
第一是系統(tǒng)參數(shù)定制及優(yōu)化方面。根據(jù)大容量壓縮空氣儲能電站的熱物理特性，對壓縮系統(tǒng)、儲熱系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、膨脹做功系統(tǒng)進行全流程建模分析，研究并掌握了各系統(tǒng)變量對電站技術(shù)、經(jīng)濟性的影響規(guī)律，通過能流分析了各系統(tǒng)的能耗及?損失特點，可快速完成系統(tǒng)參數(shù)定制及優(yōu)化，確保整套系統(tǒng)電電轉(zhuǎn)換效率達到最優(yōu)。
第二是多級串并聯(lián)大容量高壓力高效率空氣壓縮儲能系統(tǒng)技術(shù)。針對壓縮系統(tǒng)需求，定制化開發(fā)了適用于大容量壓縮空氣儲能電站不同壓力、溫度參數(shù)的系列化產(chǎn)品。采用大流量軸流壓縮機+高壓力離心壓縮機多段串并聯(lián)組合方案，滿足大容量壓縮空氣儲能電站儲能需求。
第三是大容量寬負荷高效空氣膨脹發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)。共同研制適用于頻繁啟停工況的空氣膨脹發(fā)電機組，采用單列串聯(lián)布置膨脹機方案，絕熱效率可達92%以上。
第四是多介質(zhì)寬溫儲換熱技術(shù)。自主研發(fā)了適合工程化推廣的高壓熱水儲熱系統(tǒng)、熔鹽儲熱系統(tǒng)，聯(lián)合研發(fā)了大容量球形高壓儲熱罐、新型翅片管式換熱器。與北工大聯(lián)合開發(fā)了“低熔點混合熔鹽”，應(yīng)用于高溫絕熱壓縮技術(shù)路線中。
第五是數(shù)字化網(wǎng)儲協(xié)同調(diào)控技術(shù)。針對壓縮空氣儲能電站頻繁啟停的特點，設(shè)備關(guān)鍵部件壽命分析，特殊設(shè)計，并根據(jù)壓縮機組、空氣透平發(fā)電機組運行特性，完成了電站控制技術(shù)研究、仿真系統(tǒng)開發(fā)、智能電廠設(shè)計。
第六是大規(guī)模變壓深地儲氣方案。針對天然鹽穴，掌握了深層鹽穴選址評估、水溶法快速成腔、大口徑井筒工程。針對人工硐室，掌握了硬質(zhì)巖選址評估、大型硐室開挖方案、地下儲氣空間柔性密封技術(shù)、硐室狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。
通過上述技術(shù)研發(fā)和工程實踐，數(shù)科集團形成了壓縮空氣儲能系統(tǒng)工藝包，承擔國家重大科技專項、國家自然科學(xué)基金、省級自然科學(xué)基金、中國能建重大科技專項“揭榜掛帥”等科研項目共計15余項，編制技術(shù)標準70部，共發(fā)表科技論文50余篇。
第四部分是工程實踐。
第一個項目是湖北應(yīng)城300MW級壓縮空氣儲能電站示范工程。建設(shè)規(guī)模300MW，儲能容量1500MWH，儲能8h，釋能5h，采用非補燃式中溫絕熱壓縮技術(shù)路線，儲熱介質(zhì)采用帶壓熱水，儲氣裝置采用65萬立方的地下鹽穴，整體系統(tǒng)效率約70%。該項目創(chuàng)造了單機功率、儲能規(guī)模、轉(zhuǎn)化效率3項世界記錄，數(shù)十項國際首創(chuàng)、全球首次突破。項目于2023年2月1日正式開工，2024年4月9日并網(wǎng)成功，最終到2024年12月22日實現(xiàn)全容量并網(wǎng)。
該項目實現(xiàn)了數(shù)十項國際首創(chuàng)，并于2025年1月9日，成功發(fā)布“能儲一號”品牌，標志著中國壓氣儲能技術(shù)率先進入 300 兆瓦級工程化新時代，引領(lǐng)我國登上新型儲能世界之巔。
第二個項目是甘肅酒泉300MW級壓縮空氣儲能電站示范工程。建設(shè)規(guī)模300MW，儲能容量1800MWH，儲能8h，釋能6h，采用非補燃式高溫絕熱壓縮技術(shù)路線，儲熱介質(zhì)采用低熔點熔融鹽+帶壓熱水，儲氣裝置采用人工硐室。
該項目是人工硐室的首次應(yīng)用示范，為最大承壓型人工硐室。
第三個項目是山東泰安350MW鹽穴壓縮空氣儲能電站示范工程。建設(shè)規(guī)模350MW，儲能容量1400MWH，儲能8h，釋能4h，采用非補燃式中溫絕熱壓縮技術(shù)路線，儲熱介質(zhì)采用帶壓熱水，儲氣裝置采用地下鹽穴。該項目充分利用泰安的鹽穴資源、合理規(guī)劃能源發(fā)展布局，打造電網(wǎng)側(cè)獨立儲能開發(fā)模式。
第四個項目是陜西銅川350MW壓縮空氣儲能示范工程。建設(shè)規(guī)模350MW，儲能容量1400MWH，儲能6h，釋能4h，采用非補燃式中溫絕熱壓縮技術(shù)路線，儲熱介質(zhì)采用帶壓熱水，儲氣裝置為人工硐室。該項目首次采用大罐式儲氣方案，有力促進相關(guān)基礎(chǔ)理論研究和工程實踐。
第五個項目是正在開展前期的甘肅酒泉敦煌660MW壓縮空氣儲能電站示范工程。建設(shè)規(guī)模660MW，儲能容量2640MWH，儲能8h，釋能暫定4h，采用非補燃式高溫絕熱壓縮技術(shù)路線，儲熱介質(zhì)采用熔融鹽+帶壓熱水，儲氣裝置采用人工硐室。該項目的主機參數(shù)超過現(xiàn)有參數(shù)，實現(xiàn)了更高參數(shù)、更大容量、更高效率的應(yīng)用示范，助力推進600MW級壓儲項目商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化進程。
我的匯報到此結(jié)束。謝謝大家！
