压缩空气储能,成色几何?

发布时间:2025-01-03    来源:能源电力说   关键词:

据能源圈了解到,2024年,压缩空气储能发展进入快车道。

山东肥城300MW、湖北应城300MW项目于4月并网;华能江苏盐城(二期)2x350MW、国信江苏淮安2x300MW开工;中能建甘肃酒泉300MW、大唐中宁100MW、中能建辽宁朝阳300MW、中能见青海西州乌兰县200MW、中电建2x300MW、中能建山东泰安350MW等项目正在加紧建设中。

同时,压缩空气储能核心关键技术国产化水平持续提升,单机迈入300MW新时代;压缩机、膨胀剂、换热器、系统全工况优化设计、系统集成与控制设备、人工硐室等技术已取得多方面突破。

作为新型储能之一,压缩空气储能是一种以空气作为能源存储的介质的储能技术,在用电低谷时“充电”,将富余的绿电用压缩机把空气高压密封并存储起来(密封洞穴可以是盐穴、报废矿井、储气罐、山洞、过期油气井、新建储气井等)。在用电高峰时“放电”,将储存的高压空气释放出来,带动发电机发电。

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压缩空气储能工作原理

图源:中能建数科

先进压缩空气储能技术是一项典型的长时大规模储能技术,具有规模大、成本低、寿命长、安全性高、清洁无污染等优点。

长时大规模:压缩空气储能功率与容量解耦,储气空间越大,成本越低,可满足4-10h及以上储能需求;

单位成本:当前大规模压缩空气储能全寿命度电成本为0.2-0.3元/kWh,产业化后初始投资成本800-1500元/kWh;

系统寿命:30-50年;

系统效率:百兆瓦级以上系统额定效率已达70%左右;100MW级系统额定设计效率70.2%;300MW级系统额定设计效率达到72.1%;

安全性:储能介质本质安全、无爆炸风险;

系统性能:从冷态到发电并网需时6-8分钟;

不受地理条件限制:可采用储气罐、人工硐室及天然洞穴等方式储气;

此外,不燃烧化石燃料、无污染物排放;运行过程中产生的多余热量、冷量,可实现冷热电联供。

国际能源署和美国能源部充分认可压缩空气储能低成本、环境友好的优势及其长时储能的功能;在2024年年初能源局发布的6个新型储能示范项目中,压缩空气储能项目数量占据20%,压缩空气储能技术被视为继抽水蓄能之后,又一种极具潜力的长时储能技术。

2024年,已有超4GW压缩空气储能项目并网、开工或正在加紧建设推进,发展势头迅猛。

据能源电力说不完全统计,山东肥城300MW、湖北应城300MW项目于4月并网;华能江苏盐城(二期)2x350MW、国信江苏淮安2x300MW开工;中能建甘肃酒泉300MW进入设备安装阶段;云南能投昆明安宁300MW项目于今年8月通过可研评审;大唐中宁100MW、中能建辽宁朝阳300MW、中能见青海西州乌兰县200MW、中电建2x300MW、中能建山东泰安350MW等项目正在加紧建设中。

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国内研发团队已突破了1-300MW级压缩空气储能系统核心关键技术,拥有完全自主知识产权,国内压缩空气储能核心设备国产化趋势明显。

迈入单机300MW新时代

4月30日,山东肥城国际首套300MW/1800MWh先进压缩空气储能国家示范电站首次并网发电一次成功,这标志着全球压缩空气储能电站正式迈入300兆瓦级单机商业化新时代。

项目突破了300MW级压缩空气储能系统全套核心关键技术,攻克了多级宽负荷压缩机和多级高负荷透平膨胀机技术、高效超临界蓄热换热器技术、系统全工况优化设计与集成控制技术,创造性研制出300MW多级高负荷透平膨胀机、多级宽负荷组合式压缩机和高效紧凑式蓄热换热器等核心装备。系统单位成本较100MW下降30%以上,系统装备自主化率达100%,工程总投资14.96亿元,系统额定设计效率 72.1%。

105MW全球单机功率最电动机就位

12月28日,中储国能和合作单位联合研制的105MW全球单机功率最大压缩空气储能电动机,在大唐中宁100MW/400MWh先进压缩空气储能电站顺利完成吊装。该电动机拥有自主知识产权,在研发、生产、调试等实现全链条闭环。

核心设备100%国产化

12月18日,全球最大压缩空气储能电站——华能金坛盐穴压缩空气储能发电二期项目开工,项目规划建设两套35万千瓦非补燃式压缩空气储能机组;该项目突破了“卡脖子”技术壁垒,研发制造出世界最先进的空气透平和压缩机组,并实现核心设备的100%国产化。

4月28日,江苏国信苏盐(淮安)2300MW压缩空气储能项目开工,项目采用全国产化设备,实行熔盐储热高温方案,设计转换效率达71%以上,同时具备调相和黑启动功能,预计明年6月首套机组投产、明年底全面投产。

中能建山东泰安(肥城)350MW压缩空气储能创新示范项目由中国能建数科集团投资建设,是中国能建集团第一台投资建设的350MW商业运营压缩空气储能项目,采用全自主化、全产业链、全国产化、全开放式的“四段压缩+四段膨胀”系统方案。

人工硐室300MW级压缩空气储能系统

中能建甘肃酒泉玉门300MW压缩空气储能电站示范工程,是全球首台(套)300兆瓦级人工硐室压缩空气储能项目,规划建设一台以人工硐室为储气库的300MW/1800MWh压缩空气储能示范工程,该项目研制的“基于硬岩人工硐室的300MW级压缩空气储能系统”入选国家能源局第四批能源领域首台(套)重大技术装备名单,采用地下人工硐室储气系统技术装备+非补燃高温绝热压缩技术路线,破解了压缩空气储能受地理条件制约的世界性难题。

压缩空气储能的产业链逐渐形成,国产核心设备逐渐成熟。整体而言,单位成本尚有下降空间,成本的下降有赖于规模化生产效率的提高。

压缩空气储能产业链

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上游为设备、资源供应,压缩空气储能关键设备包括压缩机、膨胀机、储热器、换热器、系统集成与控制设备等。核心设备厂家有陕鼓动力、沈鼓集团、哈尔滨电气、东方电气、金通灵、杭氧股份、川空集团等。

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图源:东北证券

储气洞穴(如盐穴)资源提供方及资源综合开发利用企业,如中盐集团、苏盐集团、云南能投等。我国盐穴资源分布广泛,符合压缩空气储能使用条件的约有两千多个,目前主要用于储存天然气和石油。据悉,如果盘活相关资源,能实现1000万千瓦装机容量的盐穴储能能力,相当于一座特大型城市的用电负荷,将有力促进我国新型电力系统的构建。

中游为压储技术提供及项目投建,其中储能技术的研发与应用参会企业有中能建数、中储国能、中科院、清华大学、佑赛科技等;项目投建方则包括中国能建、中国电建、五大发电集团、地方能源集团等。

压缩空气储能行业已出现了中能建数科、中储国能等创新技术代表企业,中能建数科定位为压气储能领域“研投建营数”一体化企业,为大型能源央企子公司,利用雄厚的财力、工程优势不断攻城略地;而中储国能是国科学院工程热物理研究所百兆瓦级压缩空气储能技术的产业化公司,具备不少典型落地项目,也因创新技术备受资本市场青睐。

下游则为压缩空气储能应用场景,包括新能源配储、电网侧储能、用户侧储能等,起到削峰填谷、可再生能源并网、电网调频、备用电源等关键作用。

现阶段,压缩空气储能技术的应用效果尚需进一步检验,运行效果、对电网的支持作用等还未充分显现。

“新型储能”今年首次被写入政府工作报告;支持压缩空气等长时储能发展也被写入多份国家级、省级政策规划文件。2024年,压缩空气储能已突破多项核心技术,发展进入快车道;作为新型储能技术路线之一,压缩空气储能未来的发展趋势仍然是围绕规模与性能提升、成本下降、商业化推进、标准化建立这几大关键词。

资讯来源:能源电力说

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