300mw级压缩空气储能电站工作原理（百兆瓦先进压缩空气储能电站并网发电）

国际首套100兆瓦先进压缩空气储能示范电站。中科院工程热物理所供图

国际首套100兆瓦先进压缩空气储能示范电站。中科院工程热物理所供图

9月30日17时，国际首套百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目在河北张家口顺利并网发电。

该项目总规模为100兆瓦/400兆瓦时，核心装备自主化率100%，每年可发电1.32亿度以上，能够在用电高峰为约5万户用户提供电力保障，每年可节约标准煤 4.2 万吨，减少二氧化碳排放 10.9 万吨，是目前世界单机规模最大、效率最高的新型压缩空气储能电站。

示范项目技术由中国科学院工程热物理研究所（以下简称工程热物理所）提供，投资方为巨人集团张北巨人能源有限公司，设备提供方为中储国能（北京）技术有限公司。该项目于2020年10月开工建设，2021年12月完成设备安装及系统集成，开始带电调试。

工程热物理所研究员、储能研发中心主任徐玉杰告诉《中国科学报》，储能技术是实现“碳达峰、碳中和”目标的关键支撑技术，先进压缩空气储能技术具有规模大、成本低、寿命长、清洁无污染、储能周期不受限制、不依赖化石燃料和地理条件等优势，是极具发展潜力的长时大规模储能技术，可实现电力系统调峰、调频、调相、旋转备用、黑启动等，在提高电力系统效率、安全性和经济性等方面具有广阔的发展空间和强劲的竞争力。

记者了解到，传统压缩空气储能主要是利用低谷低质电，将空气压缩并储存于大型储气洞穴中；在用电高峰，高压空气从储气洞穴释放，同燃料燃烧后驱动透平发电，目前已在德国和美国得到了商业应用。但是，传统压缩空气储能存在三个主要技术瓶颈，一是依赖化石燃料提供热源；二是依赖天然储气洞穴，如岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等；三是系统效率较低，需进一步提高。

近年来，针对传统压缩空气储能技术瓶颈，各国积极研发新型压缩空气储能技术，包括蓄热式压缩空气储能系统、等温压缩空气储能系统、液化空气储能系统等。工程热物理所从2004年开始聚焦压缩空气储能技术研发，2009年原创性提出先进压缩空气储能技术新原理。2013至今，从1.5兆瓦、10兆瓦到100兆瓦，发展了系统过程耦合与动态优化等基础理论，突破了多级压缩机和膨胀机、高效紧凑式蓄热换热器等关键技术，以及系统集成和控制技术，完成了工程示范。

徐玉杰介绍，张家口国际首套百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目建成后，可形成大规模储能系统运行新模式及战略新兴产业集群，有力推动我国压缩空气储能技术规模化、产业化、商业化发展进程，对推动能源革命和构建新型电力系统具有里程碑意义。

上述相关工作得到了中科院A类先导专项“变革性洁净能源关键技术与示范”、国家发改委国家可再生能源示范区重大项目、国家杰出青年科学基金等项目支持。

来源：中国科学报