长时储能系列3——压缩空气储能优劣势和产业链
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昨天和大家分享了长时储能系列的第二部分：抽水蓄能优劣势和产业链
今天和大家分享第三部分：压缩空气储能优劣势和产业链
一、原理：依靠高压气体作为介质储能
压缩空气储能系统是一种能够实现大容量、长时间电能储蓄的电力储能系统。通过压缩空气存储多余的电能，在需要时，将高压气体释放到膨胀机做功发电。传统压缩空气储能技术原理脱胎于燃气轮机，其工作流程为：压缩、储存、加热、 膨胀、冷却。
当前压缩空气技术以中温蓄热式压缩空气储能为主。中温技术将压缩空气加热到 200-300℃，温度越高，转换效率就越高，最新压缩空气储能的电转换效率可以达到 60-70%。但高温对压缩机等设备材料的要求更高，当前产业化方向以中温为主。
二、优劣势：已摆脱地理约束，但当前效率相对较低
1、优势
1）随着技术的进步，可以通过储气罐的形式存储压缩气体，从而摆脱了地理约束，可以大规模上量。传统的压缩空气储能需要借助特定的地理条件建造大型储气室，如岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等，从而大大限制了压缩空气储能系统 的应用范围。当前随着技术的进步，可以通过建设大型储气罐来进行存储。
2）单位成本相对较低。设备成本占系统成本的大部分，存在着随着大规模应用快速降本的可能。
2、劣势
整个系统的效率相对来说仍在较低的水平。当前涉及运行的项目效率在 50%-70%之间，较成熟的抽水蓄能的 76%左右还有一定的差距，这一定程度上影响了整个项目的经济性。
三、产业链：压缩机、膨胀机为核心部件
压缩机是压缩空气储能系统中最核心的部件之一，其性能对整个系统起决定性影响。大型压缩空气储能电站的压缩机多为轴流与离心压缩机结合机组的结构，压缩机压比需达到 40-80，甚至更高。根据美国电力研究协会报告，按 2002 年美元计价下，Huntorf 电站装配的压缩机成本大约在 170 美元/KW。
膨胀机同样是压缩空气储能系统中的核心部件。大型压缩空气储能系统中的膨胀机具有膨胀比大、负荷高等特点，一般采用多级膨胀加中间再热的结构。根据美国电力研究协会报告，按 2002 年美元计价，百兆瓦级大型电站中，透平膨胀机的投资成本大约在 185 美元/KW。
德国 Huntorf 电站成本结构拆分：
四、产业化：百兆瓦级先进压缩空气储能系统并网调试
20 世纪 70 年代起，传统压缩空气储能系统进入商业化发展。目前唯二实现商业化运行的大型压缩空气储能电站是德国 Huntorf 和美国 Alabama McIntosh 电站，输出功率均达到百兆瓦级。作为传统压缩空气储能系统，其储气装置为地下洞穴或废弃矿洞，发电过程中均需使用燃料，能量转化率相对较低，在 45-55% 左右。
相较于传统压缩空气储能系统，先进压缩空气储能系统不依赖化石燃料、不使用储气洞穴，具有寿命长、清洁无污染、储能周期不受限制等优势。中储国能于 2021 年底实现并网的张家口 100MW/400MWh 先进压缩空气储能系统，设计效率达到了 70.4%，单位装机成本降低至 450-750 美元/KW。该项目将有效促进我国压缩空气储能技术产业化进程。
国内外压缩空气储能电站对比：
长时储能系列的第三部分的内容就分享到这里，明天和大家分享第四部分的内容：锂离子电池优劣势和产业链
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