在能源革命與數字革命深度融合的今天,長時儲能技術成為衡量國家能源競爭力的核心指標之一。壓縮空氣儲能(CAES)因高功率、大能量、深調峰、強構網、高安全性、長壽命、選址靈活和建設周期短等突出特點,被公認為唯一能與抽水蓄能相媲美的長時儲能技術。相較于太陽能電池儲能,其更適配長時儲能需求,能有效破解可再生能源并網消納等關鍵難題,具備廣闊應用前景和開發潛力,已成為支撐我國新型電力系統建設、實現清潔能源與氣候變化目標的核心支撐技術。
技術迭代:系統集成構建電網協同新生態
多機組串聯解耦控制、一鍵全自動啟停、模塊化集群設計、數字孿生與流程仿真、智能調度等一系列關鍵技術,不僅填補了國內行業空白,更使我國壓縮空氣儲能技術達到國際領先水平,為國家能源安全和產業升級提供了核心支撐。
其中,基于數字孿生的CAES系統實時優化平臺,通過故障注入與模擬仿真功能提前預判設備及電網運行風險,快速響應電網需求,將核心業務中斷時間縮短至分鐘級,為電網極端工況穩定運行筑牢防線,極大地增強了電網可靠性。面向可再生能源波動的CAES智能調度控制系統,精準匹配風電、光伏間歇性出力特性,有效提升可再生能源消納率,破解了可再生能源大規模并網技術瓶頸。
工業離心壓縮機多機組串聯協調解耦控制系統,攻克多機組協同性差的難題,將電-電轉換效率提升至70%以上,推動了絕熱型齒輪增速壓縮機組達到國際先進水平。基于CCS的多設備協同一鍵啟停控制系統,將系統響應時間從傳統6小時壓縮至0.5小時,填補了火電降速帶來的靈活調節資源空白。模塊化集群空氣壓縮儲能系統突破地質條件限制,可靈活部署于全國各地,為“西電東送”“北電南用”能源戰略提供了技術支撐。
這些技術的原創貢獻者蘇暢,牽頭構建起從設備控制、系統集成到虛擬仿真、實際運維的電網協同新生態,既解決了CAES關鍵技術卡點,實現“降本、增效、提速”目標,同時也為行業發展培養了更多高技術專業人才,有力助推國家能源戰略落地見效。這些技術成果,已快速轉化應用于一系列國家級示范項目,以顯著的實際成效驗證了技術的廣泛適配性,推動了中國壓縮空氣儲能產業實現跨越式發展,重塑著長時儲能產業新格局。
項目示范:技術落地驅動產業規模化發展
江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目采用天然鹽穴儲氣方案,首創多機組串聯協調解耦控制系統,并集成了一鍵啟停、全流程智能仿真控制等核心技術,攻克了世界上參數最高的離心壓縮機組協同運行控制難題。該技術不僅大幅降低了壓縮機組運行成本,還顯著提升了系統電-電轉換效率,較美國傳統補燃式CAES電站效率提升超8個百分點,徹底打破了國外在高參數壓縮機組控制解決方案與系統集成方面的技術壟斷,更開啟了中國CAES規模化、商業化發展之路。蘇暢作為核心貢獻者之一榮獲“機械工業科學技術獎一等獎”“全國機械工業產品質量創新大賽金獎”等國家級獎項。
內蒙古烏蘭察布“源網荷儲”一體化項目則采用地面儲氣罐方案、模塊化集群空氣壓縮儲能技術,搭配先進壓縮機組控制技術及國內規模最大的儲能動態模擬綜合仿真平臺,通過“儲”的柔性調節能力,彌補“源”的間歇性缺陷、強化“網”的承載能力、適配“荷”的多元需求,既提升了系統靈活性和調度能力,成功適配可再生能源頻繁波動場景,又以百萬千瓦級并網仿真能力支撐其規模化消納與電網深度協同,最終實現三大核心優勢:一是提升可再生能源消納率,避免電力浪費;二是增強電網韌性,降低停電風險;三是優化能源資源配置,減少對傳統調峰電源的依賴,為構建以可再生能源為主體的新型電力系統提供了可復制、可推廣的技術范式。
青海格爾木60MW液態空氣儲能項目應用定制化壓縮機組與一鍵啟停技術,搭載流程仿真與數字孿生平臺,單次儲能可連續放電10小時,全年輸電量約1.8億度,運營成本大幅降低,儲能效率較行業平均水平提升3-5個百分點,成為全球液態空氣儲能標桿。江蘇國信蘇鹽2×250MW CAES項目集成多機組協同控制與熔融鹽儲熱技術,系統轉換效率達71%以上,刷新國內紀錄。設備國產化率達90%以上,年發電量7.9億千瓦時,每年減碳60萬噸,為大規模項目商業化推廣提供了成熟范本。
此外,在山東肥城,依托地下鹽穴資源建成的百兆瓦級壓縮空氣儲能電站,實現了儲能系統與煤礦余熱利用的深度耦合,進一步拓寬了CAES技術的應用場景;甘肅定西市通渭縣還創新性地打造了壓縮空氣+鋰電池組合式網側共享儲能電站,通過兩種儲能技術的優勢互補,實現了電網調峰的精準響應與高效運行,等等,這些都為我國新型儲能技術的多元化發展、規模化落地提供了豐富的實踐樣本,也為構建以新能源為主體的新型電力系統筑牢了技術根基。
結語:
展望未來,持續推進CAES技術迭代與國際推廣,聚焦低能耗控制與系統集成創新,助力長時儲能規模化、商業化發展;同時深化全球技術交流,構建本土產業生態與人才體系,以中國技術賦能全球能源安全,為應對氣候變化、實現凈零排放貢獻中國智慧,將是我國長時儲能產業高質量發展的核心方向。
責任編輯: 江曉蓓