双碳研究 | 空气变身绿能“超级充电宝”？

空气变身绿能“超级充电宝”？

【Infralog网1月2日报道】

将可再生能源储存在液态空气罐中的构想，自2019年英国海视电力公司（Highview Power）提议在美国佛蒙特州建设一座此类设施以来，便一直在受到清洁能源科技媒体CleanTechnica的关注。该项目虽未实现，但对基于空气的长时间储能技术的追求并未停止。海视电力公司仍在运营，并转向了更广阔的发展前景。而如今，中国国有企业中国绿色发展投资集团也已加入了该行动中，其规划储能规模达60兆瓦，持续时长达10小时。

液态空气储能技术进军戈壁荒漠

为何液态空气储能的梦想始终不灭？这是个值得探讨的问题，而“10小时储能时长”正是答案所在。目前，锂离子电池虽已广泛应用于风能和太阳能的存储，但其单次持续放电时间仅为数小时，随后便会面临成本攀升瓶颈。这也解释了为何在公用事业规模的储能领域，锂电池的占比仍微乎其微。以美国为例，抽水蓄能仍占据绝对主导地位，约占全美储能总装机容量的95%。

相较于传统电池，液态空气储能及其他替代储能系统能提供更长的持续放电时间、更显著的规模经济效应、更持久的使用寿命，以及更具本土化特征、地缘政治风险更低的供应链体系。

中国绿发集团的液态空气储能项目，这个定位为示范项目的新设施已基本完成调试，虽未完全竣工，但已接近就绪。中国绿发集团选择在本周早些时候提前对外公布消息，旨在为在经济型长时储能系统领域实现突破奠定舆论基础。

中国国际电视台（CGTN）解释道：“液态空气的密度约为常压空气的750倍，可在常压下安全储存。该设备使用寿命长且不受地理条件限制，即便在戈壁、高原等极端环境下也能稳定运行。”

尽管具体技术细节仍有待深究，但其基本运行原理简明易懂。该项目位于青海省西北部的戈壁城市格尔木，储能规模达60兆瓦/60万千瓦时。就近建设的250兆瓦太阳能电站在电力需求低谷期可为该设施的压缩系统提供充足的零排放电力。

中国绿发集团解释道：“净化后的空气被压缩成高温高压气体，经冷却后输送至冷箱液化，最终储存于常压低温储罐中。”这个过程听起来需要消耗大量电能，事实也确实如此。其目标冷却温度需达到零下194摄氏度（约合零下317华氏度）。然而关键之处在于，该系统可利用富余的太阳能电力来驱动这一能耗密集型流程。

当用电需求达到高峰时，该系统便开始运行。液态空气吸收压缩过程中回收的热量后，转化为足以驱动涡轮发电的高压气体。

液态空气储能革命已然来临

对于一个示范项目而言，60兆瓦的装机规模堪称雄心勃勃，但开发商确信，这座被誉为全球同类型规模之最的新型“电池”将能按计划实现10小时的持续供电。

这一点仍有待验证。尽管该基础技术可追溯至20世纪70年代，但在21世纪将其规模提升至60兆瓦发电级别，仍面临着一系列工程技术挑战。

据中国国际电视台介绍，项目开发商与中国科学院理化技术研究所合作，攻克了包括空气释放调控在内的多项技术难题。报道称：“经过无数次测试，团队突破了超低温蓄冷梯级技术瓶颈，研制出常压低温储存系统，解决了空气存储与恒压释放这两大核心挑战。”

今年四月，美国麻省理工学院（MIT）新闻网就曾基于该校未来能源系统中心开发的新型系统模型，分析了液态空气储能的经济可行性模型。这项技术能否激发投资者兴趣是当前的关键问题，而该研究团队已给出了自己的答案。

该研究团队选取了美国18个地点，并参照8种未来脱碳情景进行交叉分析，其评估基准设定为：一个100兆瓦储能系统的平准化存储成本为60美元/兆瓦时。

麻省理工学院新闻网总结指出：“敏感性分析表明，提供资本支出补贴的政策可使液态空气储能系统在多地具备经济可行性。进一步测算显示，使用液态空气技术储存特定规模电力的成本，将低于抽水蓄能及锂离子电池等传统储能系统。”

麻省理工学院新闻网同时指出，液态空气储能系统可采用美国市场上已有的标准化组件进行组装。他们特别强调：“这类系统几乎可以部署在任何地点，包括靠近其他工业设施的区位。这些工业过程中产生的余热或冷能可被液态空气储能系统回收利用，从而提升其整体能效。”

一个尤为值得关注的发现是，该模型表明，能源效率的进一步提升并不会显著改变液态空气储能的经济性评估。真正能影响其经济可行性的关键在于资本支出的补贴政策。

英国储能新动态

海视电力公司并未坐等美国补贴政策落地。该公司早在2011年便率先于英国推出其技术，八年后，也就是2019年才在美国佛蒙特州进行试点探索。2022年，由于英国政府为国内一座全面规模工厂的建设提供了1000万英镑资金支持作为对英国海上风电产业的配套补充，海视电力随即搁置了佛蒙特州的项目建设计划。

若一切按计划推进，海视电力公司将在2030年前于英国投运两座装机容量各为32吉瓦时的储能设施，分别位于苏格兰亨特斯顿和林肯郡基灵霍姆。今年九月，该公司宣布英国燃气与电力市场办公室已将这两个项目列为符合英国储能“容量上限与下限”机制支持条件的合格项目。该机制通过保障最低收入流为投资者提供稳定性。此外，公司正在曼彻斯特卡灵顿建设一座储能规模300兆瓦时、持续时长6小时的设施，预计将于今年下半年并网运行。

海视电力公司解释道：“这是公司数十亿英镑长时储能计划的重大进展，意味着这两个项目作为容量调控机制的一部分，已满足2030年前投产的基本条件。这也标志着项目评估下一阶段的启动。”作为符合资质的项目，这两座设施将接受英国天然气与电力市场办公室（Ofgem）与国家能源系统运营商联合开展的客户效益评估。

海视电力公司预计最终决议将于2026年年中作出，相关进展值得持续关注。

编译：高英博（新能源部）

审校：朱芳菲（新能源部）

编辑：高英博（新能源部）