CIES2024|| 中电建河北院董舟：压缩空气储能技术案例分析

数字储能网讯：3月10-13日，由工业和信息化部节能与综合利用司指导，中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十四届中国国际储能大会暨展览会（简称“CIES”）在杭州国际博览中心召开。

CIES大会以“共建储能生态链，共创储能新发展”为主题，针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨，分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的2011余家产业链供应链企业， 53417位线上注册嘉宾将参加本届CIES大会，储能网视频号线上直播11万人参与观看与交流。其中300余家企业集中展示了储能产品，涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证、飞轮储能、液流电池、熔盐储热、压缩空气储能等新型储能全产业链。

3月10日下午，中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司副总工程师、技术中心总经理董舟受邀在储能电站规划与设计专场分享主题报告，报告题目为《压缩空气储能技术案例分析》。以下为报告主要内容：

董舟：尊敬的各位领导，各位专家，到会的各位朋友大家好，我来自中国电建集团河北院。最近几年，我们储能市场日益火爆，大家的市场都很好，生意也很好，我们的业务在储能方面的应用也很多，现在最多的是电化学储能，其它还有很多的方向，比如说我们做除了熔盐储能，还包括压缩空气储能、抽水蓄能。

因为我们院在压缩空气储能方面进入的比较早，这几年有几个项目已经实施了，看看能不能把案例给大家做个介绍，所以我就来做个分享，也做个汇报，也希望通过这次大会向各位专家、向各位同行学习。

大家都知道在75届联大的时候，总书记向世界承诺了3060的目标。随着目标的确立，我们国家电力能源结构就发生了重大的转变。我国提出了新型电力系统的理念。

随着风电、光伏的大量接入，新型电力系统碰到了一些核心的问题。两个方面，一个方面，风电光电的不可控，造成了电网失稳的技术风险，第二个方面因为同时大量的引入风光电，火电就要频繁的调整负荷启动，现在市场供给的情况，火电的盈利水平很低，整个电网的经济平衡也很脆弱。实际上要解决这些问题，大家都想了一些办法。大家对这些储能技术方向也很熟悉。物理储能、电气储能、电化学储能，包括我们热储能、化学储能等等种类很多，大家在这些方向上都有投入，各有特点。在座的各位专家对这些技术路线的选择也都有自己的认知。

总体来说，现在最成熟的或者说规模最大的肯定是抽蓄，还有电化学，它们有两个特点，一个是大，一个是快。我们院除了这两个技术路线以外，在2016年进入了压缩空气储能的领域，在这块也做了一些工作，简单来介绍一下。

目前对于压缩空气储能，国家没有专门的行业规划，主要是归属于新储能和新能源的总体规划中，最重要的文件是“十四五”的规划，加快新型储能发展的指导意见，以及“十四五”新型储能的发展实施方案。

加快电力设备装备的发展计划中也提到了压缩空气储能，在这些方面对压缩空气储能都给予了很高的评价。虽然国家方面还没有一个很大的支持力度，但是在各个省，结合各个省电网的情况，也都给予了一些支持。青海对于压缩空气储能的多种技术方案都进行了实验性的立项。第二是山东，山东省现在的储能也是一个乐土，对各项储能都有支持。

压储，最大的几个特征或者说几个优势，总结了几个方面。

第一，选址灵活，相对于抽蓄来说，要有上水库、下水库，压储在地形选择上相对比较灵活。我们可以做岩穴，可以做人工洞室，可以做煤矿巷道，也可以做压力容器。

第二，安全性比较好。压缩空气储能，火灾爆炸的隐患是非常低的。

第三，寿命长。相比电池的寿命，因为它是物理性的，所以说寿命要更长一些。

第四，成本相对来说较低。随着压缩空气储能市场逐步做大，规模的逐步提升，成本优势相对来说降幅很大。2017年、2018年还在15000和2万，现在基本上做到了6000上下。

第五，环境友好。在碳排放这方面有天然的优势，整个产业链都有很大优势的。

压储在国外的起步是非常早，1870年，国外对于压缩空气的能源利用开始研究，后面不断的衍生出各种形式，也建了不少的电站，大家干这个行业应该都很清楚，两个最典型的案例，一个是德国的，一个是美国的，都没有发展壮大，也没有形成固定的模式。

国内虽然起步比较晚，但是发展速度还是非常的快。在清华大学、中科院的引领下，科研机构对于这些技术的研究投入了很大的精力，也做了非常多的实验措施，技术现在基本上都已经攻关下来。

随着技术的完整，整个的产业像华能等发电集团，像电建和能建等这些电力建设集团，也在这个项目上投入了大量的精力，也投入了大量的资源。

我把我们院做的这些项目抽取了一些典型案例，有一些应用场景也给大家分享一下，主要就是开拓一下思路，看看我们还有哪些地方能有更加适用的地方，给压储技术找到最适合的应用场景。

第一，乌兰察布的项目。这是我们院在内蒙古的第一个总承包项目，规划容量是10兆瓦×4小时，复合了光热的技术，采用的是地上的储气库方案，也是国内首次采用了槽式光热的耦合储能，实现了压缩空气储能多元耦合方面的尝试和利用。

化德项目容量是60兆瓦，它采用了地下洞室和地面储气库结合的方式。其他的特点，我们采用了高温的储热换热方案，选用了导热油作为中间介质。我们有中温、高温的，实际上我们还有低温的，这也是压储技术多样化的趋势。

大同云岗项目是我们院第一个总承包的压储项目，储蓄空间利用了废弃的煤气航道。现在煤炭整顿了很久，有大量的废弃巷道，其中有一些地质条件比较好的空间实际上是可以应用的。

储气库方面还有一些变化，比如说重力式储气库的压储方案，采用了独特的重力式储气库方案，上面有一个配重，整个地下是储气空间。好处是储气库的利用效率比较高，不像平时有一个死库容，还存在压气波动，重力式相对来说在这方面做的要好一点，压力交变的隐患也比较低，但是电电转换效率现在不太高，但这也是一个方向，现在在研究。

库布齐项目，库布齐项目容量提高到了现在主流的300兆瓦，配套的是风光基地，有利于整个风光基地风电、光电的输送消纳。

在利用废弃油气藏上，也可以做一些压缩空气储能的项目，因为油田相对来说比较分散，作为我们各地的分散式动力站、能源站，也是有所益处的。

山东肥城项目，山东省的储能市场还是非常活跃的，泰安的肥城一直要打造储能之都，地方政府对这方面的支持力度非常大，能建、中科院在这方面也都有项目，电建也开发了一个大型的压缩空气储能电站，在2023年底已经开工。

工艺技术原理来说，压储理论还是比较简单的，主要是压缩储能系统和膨胀释能系统，还有储热换热，包括我们的储气系统，虽然系统比较简单，但是真正做起来因为是新型的技术，所以说在实施的过程中还是有很多的地方值得大家研究。

在压缩空气储能技术方面，因为研究的时间相对来说比较长，项目比较多，我把方向归拢了一下，主要在这几个方向上，全能流的仿真优化技术，工艺系统的研究，模块化布置方案，阻力计算、储气库、一体化仿真、收益模式，主要是在集中在这几个方面，简单的给大家说一下。

对于单一设备的物理，各项的工程方程式都很简单的，可以做起来，就算把这些东西都做起来，串起来，全系统的能流仿真模型也很容易建立，压缩空气储能和火电，和现在的设计有很多的不同，整个的过程不断的在变化。比如说储气，比如说压缩空气储能的过程，随着时间的不同，压力一直在变，温度也在变，因为背压不同，压缩各级的压比也在调整，是一个动态的过程。空气虽然把它简化为理想空气，它还是有它的特性的。这样需要你对它各个状态、各个形态、各个过程整体的平衡要做一个模拟，这样我们才能得到一个热平衡和质量平衡、物料平衡，来指导整体设计。

我把它归类为全能流的仿真技术，在获得了热平衡和物料平衡之后，对一些工艺设备的选型要做很多的选择和比选。压缩、压比、级数，包括一些参数的选择，我们用高温、中温、低温，涉及到了一些介质的选择，包括储热设施的费用，包括效率高低的问题。这些都属于工艺系统，大家也知道它跟火电不一样的地方，就是因为前端打开空气释能过程，它整个的状态是在变的。为了维持终端的功率，肯定有一些变化。目前来说就是补气或者节流等等，怎么把它做好分析。

在布置的时候，因为储能一般都在负荷中心，地方都是寸土寸金，如何把它做的工艺流程又短，损失又小，占地又小，也是比较费心思的地方，整体来说做了一些在这方面的工作，我们现在要是做一些压储的电站，现在肯定是可行的。

我们公司非常重视科技创新，参与了国务院、国资委、河北省、电建集团的一些重点研发课题，获得一些专利和技术成果，在行业交流或者说行业的标准化方面，现在也编了一些标准，目前在编的比较有意义的是压缩空气储能电站的设计规范，压缩空气储能电站初步设计报告的一些编制规程，可行性研究编制规程。

压储技术除了自己作为一个单独的发电形式，还有很大的益处可以和我们其他的能源系统耦合。比如说最传统的就是燃气发电，和空压机系统做一个耦合。燃气发电里头的一些余热利用，也可以把它作为压储的热量，热量存储起来，提高我们的效率。

压储的技术可以和生物质质气结合在一起，比如说热量可以为用来维护一些发酵罐的温度，提高整个发酵的效率。生物质气电能调节如何存储，因为电量并不是很大，如何在高时段电价的地方能够创造更大的盈利。火电方向上的应用，因为火电厂有大量的热量，可以结合在一起，实现热电解耦。因为时间我就不再细说了，其实还有其他的，比如说制冷、制热，像乌兰察布的项目和周围的园区，供给了一些热量，并不一定绝热的，可以完全把这个热做成开源的。

总体来说压缩空气储能的应用场景还有很多，我主要是想介绍一下应用场景，给大家分享一下现在做的工作。大家也知道储气库是它很大的一个包袱，现在完全可以把空气换成二氧化碳，现在我们院也做了一些前端的尝试，后面我们有时间再继续交流，好，谢谢大家。

作者：数字储能网新闻中心 来源：数字储能网新闻中心