電子發(fā)燒友網報道（文/黃山明）當前儲能技術上涵蓋了多種類型，主要可以分為物理儲能、化學儲能和電磁儲能三大類。并且依托廣大的市場，國內的儲能技術發(fā)展呈現出多樣化的趨勢，不同類型的儲能技術根據其特點和技術成熟度，在不同的領域得到了不同程度的發(fā)展，壓縮空氣儲能便是其中重要一環(huán)。

國內的壓縮空氣儲能技術不斷進步，包括傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能、先進絕熱壓縮空氣儲能（AA-CAES）、超臨界壓縮空氣儲能系統(tǒng)（SC-CAES）和液態(tài)壓縮空氣（LAES）。近期國內液態(tài)空氣儲能技術實現了關鍵設備的新突破，填補了大規(guī)模長時間儲能技術的國際空白。

液態(tài)空氣儲能關鍵設備實現新突破

今年6月份，在青海省海西蒙古族藏族自治州格爾木市，全球規(guī)模最大的液態(tài)空氣儲能示范項目正在緊張施工中，預計年底投產。按照計劃，該新型儲能項目建設規(guī)模為60MW/600MWh，總投資約15.68億元，配建25萬千瓦光伏，建成后將成為全球規(guī)模最大的液態(tài)空氣儲能示范項目。

近期，該項目已經順利完成主要建設及設備基礎全部出零米任務，正式由土建施工階段轉入核心設備安裝階段。

所謂液態(tài)空氣儲能，就是將空氣壓縮成液態(tài)并進行存儲，以實現電能的存儲和管理。其工作原理是通過電能與高壓低溫空氣內能的相互轉化來實現。在電網負荷低谷期，利用電能不斷地從空氣中取走熱量而使其降溫，當降到冷凝溫度81.5開以下時，開始出現液態(tài)空氣；再繼續(xù)取走熱量，使體系的溫度進一步降低，直到空氣全部液化后儲存在高壓儲氣容器中。

相比傳統(tǒng)的電池儲能，液態(tài)空氣儲能不需要使用稀有材料，制造成本相對較低，因為所需的設備相對簡單。此外，液態(tài)空氣儲能的儲能密度是壓縮空氣儲能的10-40倍，可以在較小的容器中儲存更多的能量。并且LAES系統(tǒng)不僅能供電，還能供應生活熱水或冬季采暖，夏季供冷，實現經濟性的最優(yōu)化。

當然，LAES也存在著一些挑戰(zhàn)，比如往返效率較低，大型系統(tǒng)的往返效率約為50%-60%。此外，LAES系統(tǒng)對設備材料的要求較高，需要在極低溫度下穩(wěn)定運行。

值得一提的是，項目采用了新一代壓縮空氣儲能技術，基于低溫空氣液化和蓄冷技術，將電能以常壓、低溫、高密度的液化空氣形式存儲，解決了空氣存儲和恒壓釋放的問題，具有可實現大規(guī)模長時儲能、清潔低碳、安全、長壽命和不受地理條件限制的突出優(yōu)點。與傳統(tǒng)儲能技術相比，具有更小的占地面積、更大的儲能密度和更靈活的應用場景。

此外，該項目的壓縮模塊關鍵設備離心壓縮機組順利下線。該機組是世界首臺套、全球最大規(guī)模水平剖分式離心壓縮機組，該機組首段壓縮機葉輪最大直徑達到2米，整機重量超過300噸。

更重要的是，這一機組通過改善軸向進氣結構，壓縮機效率提高了2%-3%；應用先進控制系統(tǒng)，實現了整機一鍵快速啟停；應用機組壽命優(yōu)化技術，確保了機組的長期穩(wěn)定運行。據介紹，該機組抗疲勞特性能夠保障機組經受至少20000次啟停，并擁有至少30年的使用壽命。

液態(tài)空氣儲能產業(yè)快速發(fā)展

與化學電池儲能相比，LAES使用空氣作為介質，不產生污染物，是一種清潔的儲能方式，有助于減少碳排放。并且設計上更為安全，沒有爆炸或泄漏的風險，且設備的使用壽命較長。更不依賴特殊的地理條件，如地下鹽穴或礦井，因此可以在更多地區(qū)應用。

更重要的是LAES技術可以存儲大量的能量，并且能夠長時間保持這種儲存狀態(tài)，這對于可再生能源的間歇性和不穩(wěn)定性是一個有效的解決方案。

原理上，儲能階段，系統(tǒng)利用可再生能源或低谷電驅動壓縮機壓縮空氣，然后通過蓄冷器預冷并液化，存儲電能和壓縮熱。釋能階段，液態(tài)空氣通過低溫泵增壓、蓄冷器儲存冷量并氣化，再通過加熱產生高壓高溫氣體，驅動透平旋轉做功，發(fā)電并網。

但LAES存在著一些問題，其能量轉換效率相對較低。這是因為液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)中的能量轉換過程涉及到了空氣的壓縮、冷卻、液化、儲存、再汽化以及膨脹做功等多個步驟，每個步驟都會帶來一定的能量損失。

具體來說，液態(tài)空氣儲能的能量轉換效率通常在40%到60%之間。如果想要系統(tǒng)設計得更加高效，或者使用了先進的絕熱材料和技術，那么能量轉換效率可能會更高一些。

2017年，中科院理化所團隊在廊坊中試基地完成了100kW低溫液態(tài)空氣儲能示范平臺的建設，取得了良好的實驗結果，蓄冷效率達到了90%，系統(tǒng)整體效率可達60%，達到國際領先水平。

其中低溫蓄冷技術是液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)的核心，決定系統(tǒng)能量轉化率。依托低溫蓄冷技術可以存儲液態(tài)空氣復溫過程中產生的高品位冷能，可以用于預冷液化系統(tǒng)中的高壓空氣，大幅增加了空氣液化率。

到了2020年，團隊搭建了500kW級固相蓄冷工程驗證平臺，可實現大功率模塊化串、并聯(lián)蓄冷；搭建了100kW級混合工質蓄冷工程驗證平臺，可實現多種蓄冷工質的低溫蓄冷實驗，并完成了-160℃溫區(qū)的混合工質測試。

但在實際的商業(yè)化應用中，能量轉換效率可能會低于實驗室條件下的效率，因為實際應用需要考慮更多的工程和經濟因素，這需要對方法進一步改善。

從市場來看，據2023年的數據，全球壓縮空氣儲能累計裝機容量約為2527.3MW，項目主要集中在美國、英國和中國等國家。截至2024年3月，國內已簽約或開工建設的壓縮空氣儲能項目共計25個，累計儲能裝機規(guī)模達到8.8GW。

有研究機構預計，到2027年中國投運的壓縮空氣儲能累計裝機容量將達到5.8GW，發(fā)展?jié)摿薮?。液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)的核心設備包括壓縮機、膨脹機和換熱器等。國內企業(yè)如沈鼓集團此次在壓縮機組的研發(fā)和生產上取得了顯著突破，為LAES項目的建設提供了關鍵支撐。此外，國內如華能集團、大唐集團和國家能源集團等，積極投資和運營液態(tài)空氣儲能項目，推動了行業(yè)的快速發(fā)展。

小結

液態(tài)空氣儲能技術以其獨特的優(yōu)勢在多種儲能技術中脫穎而出，盡管目前仍面臨一些技術挑戰(zhàn)，但其廣泛的應用前景和巨大的市場潛力使其成為未來能源領域的重要研究方向。不過隨著國內液態(tài)空氣儲能設備及技術上的突破，有望加速該產業(yè)的快速發(fā)展。