国际首套100MW先进压缩空气储能示范项目储热子系统启动安装工作

近日，国际首套100MW先进压缩空气储能示范项目的储热子系统开始安装，各项工作进展顺利。

张家口百兆瓦先进压缩空气储能示范项目，是国际首套100MW先进压缩空气储能项目，建设规模为100MW/400MWh，系统设计效率70.4%，项目建设地为河北省张家口市张北县庙滩云计算产业园，占地85亩。项目由张北巨人能源有限公司(巨人集团)投资，由中储国能(北京)技术有限公司提供全套设备，技术来源为中国科学院工程热物理研究所。

项目建设内容包括100MW先进压缩空气储能示范系统1套，220kV变电站1座，其余包括综合楼、供暖热站、道路、管线等配套设施等，各项工作进展顺利。

相关工作得到中科院战略性先导专项(A类)、中科院前沿科学重点研究项目、国家可再生能源示范区产业创新发展专项和国家重点研发计划项目等的支持。

100MW先进压缩空气示范项目储热子系统安装

压缩空气储能技术（compressed air energy storage），简称CAES，是一种利用压缩空气来储能的技术。目前，压缩空气储能技术，是继抽水蓄能之后，第二大被认为适合GW级大规模电力储能的技术。

其工作原理是：在用电低谷时段，利用电能将空气压缩至高压并存于洞穴或压力容器中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰时段，将高压空气从储气室释放，进入燃烧室燃烧利用燃料燃烧加热升温后，驱动涡轮机发电。

Huntorf是德国1978年投入商业运行的电站，目前仍在运行中，是世界上最大容量的压缩空气储能电站。

机组的压缩机功率60MW，释能输出功率为290MW，最长额定输出时间为2小时。系统将压缩空气存储在地下600m的废弃矿洞中，矿洞总容积达3.1×105m³，压缩空气的压力最高可达10MPa。机组可连续充气8h，连续发电2h。

美国Alabama州的McIntosh压缩空气储能电站1991年投入商业运行，是世界上第二座投入运营的商业压缩空气储能电站。该系统压缩机组功率为50MW，发电功率为110MW。储气洞穴在地下450m，总容积为5.6×105m³，压缩空气储气压力为7.5MPa。可以实现连续41h空气压缩和26h发电。

目前压缩空气系统存在着诸多问题，其中最重要的是其与抽水蓄能一样太受地理条件约束，建造压缩空气系统，需要特殊的地理条件来作为大型储气室，如高气密性的岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等，这一限制是影响这项技术推广的重要因素之一。也有公司尝试在城市附近建设人工空气储能装置的方式，规避这种限制条件，但带来的问题就是容量的下降和成本的上升。

由其原理，可以知道，压缩空气储能很大一部分能量，在压缩空气过程中转化为热能，没有得到有效利用，这是导致这项技术效率低下的重要原因。要想提高压缩空气系统效率，可以将压缩过程中产生的热量通过储热器存储起来，待发电过程中用这部分热量预热压缩空气，可以达到回收热量的目的，这一改进技术，称为绝热压缩空气储能系统（AA-CAES）。

随着储能需求的不断增长，压缩空气储能作为储能量级唯一可与抽水蓄能相媲美的大规模储能，其技术除了量级的优势外也有其独到之处。其优点如下：

· 快速启动时间（<15分钟）

· 能量密度和功率密度较高

· 具备黑启动能力

· 日常运营成本低

· 地球表面的地下储存空间小

· 设备的使用寿命长，损耗低

· 压缩空气自放电率低

· 对于绝热压缩空气其系统效率较高（70-75％），且不需要借助传统化石能源加热压缩空气，能够真正做到碳中和。

随着技术的逐渐成熟，在条件符合的地区，压缩空气储能也不失为一种优质的储能发展可探索的方向。

（来源：工程热物理研究所）