压缩空气储能技术以其储能容量大、寿命长、效率高、安全可靠等特点被视为一种极具潜力的大规模储能技术，已引起业内广泛关注。本文将对国际、国内的典型示范性及商业化电站建设发展情况进行梳理简介。

1、国外发展情况

目前，国外商业化运行的大型压缩空气储能电站主要有德国Huntorf压缩空气储能电站和美国Alabama州McIntosh压缩空气储能电站。

德国Huntorf压缩空气储能电站是全球首座投入商业运行的压缩空气储能电站，该项目在1978 年服役，目前仍在运行中，也是当前世界上最大容量的压缩空气储能电站。机组的压缩机组功率为60MW，释能输出功率为290MW。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31万m3，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。该电站平均启动可靠性97.6%。实际运行效率约为42%。

Huntorf储能电站流程示意图如下图所示。在投运之初，该储能电站主要充当紧急备用电源角色，当电网内其他电源出现故障时，向电网提供有功输出支持，机组的平均启动可靠性为97. 6%，截止目前该储能电站仍在运营。在1978 年首次投用时，储能电站的压缩机组就启动将近400 次，膨胀发电机组启动次数也超过250 次；到1979 年，膨胀发电机组启动次数达到了450 次左右。自1985 年之后，Huntorf压缩空气储能电站所在的电网接入了大容量的抽水蓄能电站，电网减少了对压缩空气储能电站的调用频次。
1991年投入商业运行的美国McIntosh压缩空气储能电站（见下图），在德国Huntorf储能电站的基础上增加了膨胀机排气余热再利用系统，通过在膨胀机排气烟道上布置换热器将膨胀机排气携带热量传递给储气洞穴释放的压缩空气气流，节省天然气耗量，从而可以提高系统的热效率。该储能电站压缩机组功率为50MW，发电功率为110MW。储气洞穴在地下450m，总容积为56万m3，压缩空气储气压力为7.5MPa。可以实现连续41 h空气压缩和26 h发电，机组从启动到满负荷约需9min。实际运行效率约为54%。

除了以上商业化运行的压缩空气储能电站外，多个国家开展了压缩空气储能电站的示范工程建设。日本北海道空知郡在2001年建成了膨胀机输出功率为2MW的压缩空气储能示范工程，储气压力为8MPa。位于英国曼彻斯特的5MW/15MWh 规模的液态空气储能示范项目于2018年6月投入运行，该项目利用电网过剩电能制备液态空气，液态空气在隔热的真空储罐内进行储存备用，在电能释放阶段液态空气经过加压后气化，驱动膨胀机组输出电能。加拿大能源商Hydrostor公司将南澳大利亚州的一处废弃锌矿洞穴改造为地下储气洞穴，依托此洞穴建设容量为5MW/10MWh的压缩空气储能示范电站。

2、国内发展情况

国内压缩空气储能研发团队主要包括中科院工程热物理研究所、清华大学等。2013年，中科院工程热物理所在河北廊坊建成了国际首套1.5 MW级非补燃超临界压缩空气储能系统示范工程，各项指标均达到或超过课题考核指标要求，储能系统效率约52%；后又于2017年在贵州毕节建成了10 MW 压缩空气储能示范平台，储能容量为40 MWh，系统采用四级压缩储能和四级膨胀发电，储气压力<10 MPa。该系统在额定工况下的效率达到60.2%。

在商业化道路上，山东肥城压缩空气储能调峰电站项目于 2020年底开工建设，2021年9月23日一期10MW机组建成并网，是我国首座商业化运行的压缩空气储能调峰电站。该项目是山东省2020年重大项目，由葛洲坝中科储能技术有限公司提供设备、技术并负责工程实施。电站地上部分占地20亩，地下部分利用“东采1-2-3-4”四口井建设1个总容量50万立方米盐穴腔体，可容载装机200MW以上。该项目成功并网发电，是我国盐穴压缩空气储能领域的重要里程碑，对缓解新能源消纳、助力国家双碳目标的实现具有重要意义。

2021年9月30日，由中盐集团控股、华能和清华大学参股建设的江苏金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目并网试验成功。该项目获国家能源局立项，是压缩空气储能领域唯一国家示范项目，也是国家能源局和江苏省重点推进项目，一期工程发电装机60MW，储能容量300MWh，远期建设规模1000MW。依托该项目，发布了我国首个压缩空气储能电站KKS编码标准，立项压缩空气储能首个国家标准、首个电力行业标准，以及3个团体标准，逐渐形成中国压缩空气储能标准体系，具有重要的示范价值。
正在建设的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，技术来源为中科院工程热物理所。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，目前各项工作进展顺利。

3、结束语

2021年7月，国家发改委、能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》中提出，要实现压缩空气等长时储能技术进入商业化发展初期。压缩空气储能电站可对电网负荷起到削峰填谷、调峰调频作用，并可为电网提供电压支持、备用电源、黑启动等辅助服务，将在保障电网安全稳定运行、提高新能源消纳能力等方面发挥重要作用，助力国家“碳达峰、碳中和”目标的实现，其商业化发展已进入快车道。

参考资料：
[1] Hui Meng. Design and Operation of CompressedAir Energy Storage (CAES) for Wind Power through Process Modelling andSimulation. The University of Sheffield, 2018.
[2] 郭祚刚，马溪原，雷金勇，等. 压缩空气储能示范进展及商业应用场景综述. 南方能源建设, 2019,6(3):17-26.
[3] 中国工业新闻网.
[4] 中盐金坛公司网站.

原标题：压缩空气储能电站的商业化进程