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　　目前，應用(yong)較廣泛的(de)是太陽能補熱(re)型壓(ya)縮(suo)空氣(qi)儲能系(xi)統(tong)，該系(xi)統(tong)是利用(yong)太陽集熱(re)裝置聚光形成溫(wen)(wen)度可達500℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)熱(re)源對壓(ya)縮(suo)空氣(qi)進行(xing)補熱(re)升溫(wen)(wen)后，再(zai)推動透平膨脹做功，從而提高(gao)(gao)系(xi)統(tong)運(yun)行(xing)效率(lv)的(de)儲能系(xi)統(tong)。

　　美國普渡大(da)學(xue)、英(ying)國華威大(da)學(xue)、英(ying)國諾(nuo)丁漢大(da)學(xue)、伊朗德(de)黑蘭大(da)學(xue)、中科院(yuan)工程熱物(wu)理所、清(qing)華大(da)學(xue)、華南理工大(da)學(xue)等(deng)機構(gou)也(ye)開展了相關(guan)研究(jiu)。

　　主要應用領域

　　壓縮(suo)空(kong)氣(qi)儲(chu)能技術(shu)最早主要(yao)用(yong)于電力系(xi)統的調峰和(he)調頻，但(dan)隨著技術(shu)不斷發展(zhan)和(he)微小型(xing)壓縮(suo)空(kong)氣(qi)儲(chu)能技術(shu)的出現，其應用(yong)越來越廣泛，在(zai)可再生能源、分布式能源、汽(qi)車動力系(xi)統、UPS電源等方(fang)面都得(de)到(dao)了應用(yong)。

　　電力系統調峰

　　目前，每日的用(yong)電(dian)(dian)負(fu)荷是(shi)波動變(bian)化的，且峰谷差日趨增(zeng)大。為(wei)了滿足要求，當前的發(fa)電(dian)(dian)裝(zhuang)機容(rong)(rong)量(liang)與電(dian)(dian)網(wang)容(rong)(rong)量(liang)需按最大需求建(jian)設，導(dao)致用(yong)電(dian)(dian)低(di)谷時發(fa)電(dian)(dian)機組停機或低(di)負(fu)荷運行(xing)，以及(ji)電(dian)(dian)網(wang)容(rong)(rong)量(liang)的浪費。壓(ya)縮空(kong)氣儲(chu)能(neng)(neng)作(zuo)為(wei)大規模容(rong)(rong)量(liang)型儲(chu)能(neng)(neng)技術，可將用(yong)電(dian)(dian)低(di)谷多發(fa)出的電(dian)(dian)能(neng)(neng)儲(chu)存，在用(yong)電(dian)(dian)高峰釋放，實現(xian)電(dian)(dian)力系(xi)統削峰填谷，減少發(fa)電(dian)(dian)裝(zhuang)機及(ji)電(dian)(dian)網(wang)容(rong)(rong)量(liang)，提升電(dian)(dian)力系(xi)統效(xiao)率(lv)和經濟性。

　　可再生能源

　　可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)源如風能(neng)、太(tai)陽能(neng)均具有(you)間(jian)歇性、不(bu)穩(wen)定性，直接(jie)發電并網對電網沖擊很大，故(gu)棄(qi)風、棄(qi)光現象嚴重。壓縮空氣儲能(neng)技術可(ke)將間(jian)斷(duan)、不(bu)穩(wen)定、不(bu)可(ke)控的可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)源發電儲存起來，再(zai)(zai)按(an)照(zhao)需(xu)求平穩(wen)、可(ke)控的釋放，具有(you)平滑波動、跟蹤調度(du)輸出(chu)、調峰(feng)調頻等(deng)功能(neng)，實現可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)源電力大規(gui)模(mo)并網，有(you)效解(jie)決棄(qi)風、棄(qi)光問題(ti)。

　　分布式能源系統

　　分(fen)(fen)布式能源(yuan)系(xi)(xi)(xi)統(tong)和微電(dian)網(wang)(wang)(wang)系(xi)(xi)(xi)統(tong)是未(wei)來(lai)高(gao)效、低(di)碳(tan)、高(gao)安(an)全性能源(yuan)系(xi)(xi)(xi)統(tong)的主要發展趨勢之一。但(dan)分(fen)(fen)布式能源(yuan)系(xi)(xi)(xi)統(tong)相較于大電(dian)網(wang)(wang)(wang)，具有(you)負荷波(bo)動(dong)大、系(xi)(xi)(xi)統(tong)調(diao)節能力(li)差、故障率高(gao)等缺點(dian)。壓縮空氣儲能可(ke)作為負荷平衡裝置及備(bei)用電(dian)源(yuan)，有(you)效解決上述問題(ti)，提高(gao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)的供(gong)電(dian)可(ke)靠性、穩定性，并(bing)可(ke)實(shi)現(xian)黑(hei)啟動(dong)及孤網(wang)(wang)(wang)運行。由于壓縮空氣儲能技(ji)術過程中產(chan)生熱量(liang)，可(ke)以和制冷、制熱系(xi)(xi)(xi)統(tong)相結(jie)合(he)，實(shi)現(xian)分(fen)(fen)布式能源(yuan)系(xi)(xi)(xi)統(tong)的冷熱電(dian)聯產(chan)，具有(you)很好的應用前景。

　　電力系統調頻

　　壓縮(suo)空氣儲能電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)可以和其他如(ru)燃氣輪機電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)、火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)或抽水蓄(xu)能電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)一(yi)樣起到電(dian)(dian)(dian)(dian)力系統(tong)調頻(pin)的作用。當(dang)壓縮(suo)空氣儲能電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)與其他儲能技術如(ru)超級電(dian)(dian)(dian)(dian)容、飛(fei)輪儲能、化學(xue)電(dian)(dian)(dian)(dian)池等相結合時(shi)，調頻(pin)速度會更快更有效。

　　其他應用

　　壓縮空氣儲能在(zai)其他領域也(ye)有較廣(guang)泛的應用(yong)，可以為汽車(che)、高爾(er)夫球(qiu)車(che)等(deng)移動設備提供動力；也(ye)可以作為不(bu)間斷電源（UPS），為數據機房、精密儀器制造(zao)、醫(yi)療(liao)設施、國防設施等(deng)關鍵(jian)部件提供保障性電源；系統經膨脹機做功發電后(hou)釋(shi)放的空氣由(you)于(yu)溫度低且(qie)經過了凈化(hua)，還可用(yong)于(yu)空調系統為建筑提供新風和冷(leng)量。

　　挑戰及機遇

　　技術性能需要進一步提升

　　雖然新型(xing)壓縮空氣(qi)儲能(neng)技術(shu)發展速(su)度較快，但各項技術(shu)性(xing)能(neng)仍(reng)需(xu)進一步提升，尚(shang)不能(neng)完全滿足大(da)規模推廣的(de)要求。目前，新型(xing)壓縮空氣(qi)儲能(neng)最高效率為60%左右，距離(li)高效電池儲能(neng)技術(shu)的(de)效率（80%以(yi)上）還有(you)一定差(cha)距；其(qi)系統(tong)最大(da)規模為10MW，尚(shang)未達到(dao)傳統(tong)壓縮空氣(qi)儲能(neng)百兆瓦規模；其(qi)系統(tong)單(dan)位成本約為6000~10000元/kW暨1500~2500元/kWh，仍(reng)有(you)足夠的(de)下(xia)降空間。

　　迫切需要開展大規模系統的技術攻關

　　大規模(mo)(mo)化是(shi)壓縮(suo)空(kong)氣儲(chu)能(neng)技(ji)(ji)術的(de)發展趨勢，也是(shi)其降(jiang)低成本和(he)(he)提升性(xing)能(neng)的(de)主要途徑(jing)。現已實現應(ying)用的(de)新型壓縮(suo)空(kong)氣儲(chu)能(neng)技(ji)(ji)術規模(mo)(mo)偏(pian)小（1-10MW），還不能(neng)滿足(zu)對儲(chu)能(neng)規模(mo)(mo)和(he)(he)經濟性(xing)的(de)要求(qiu)。因此，迫切需要啟(qi)動更大規模(mo)(mo)（100MW級）的(de)新型壓縮(suo)空(kong)氣儲(chu)能(neng)技(ji)(ji)術研發。

　　研發力量尚顯不足

　　由于壓縮空氣儲能(neng)技術是(shi)一(yi)個(ge)多學科交叉的(de)(de)系統(tong)(tong)工程(cheng)且單臺(tai)機(ji)組(zu)規模大，其技術研發(fa)(fa)門檻較高，需(xu)要組(zu)建大規模的(de)(de)研發(fa)(fa)團(tuan)隊(dui)和大量的(de)(de)資金投(tou)入，故目(mu)前(qian)從事該技術研發(fa)(fa)的(de)(de)機(ji)構(gou)、團(tuan)隊(dui)相(xiang)對較少；由于系統(tong)(tong)內部件(jian)繁多，需(xu)要建設大量的(de)(de)部件(jian)及系統(tong)(tong)實驗(yan)平(ping)臺(tai)以完(wan)成關鍵技術攻關，目(mu)前(qian)全球范(fan)圍已建成的(de)(de)高水平(ping)研發(fa)(fa)平(ping)臺(tai)較少，未(wei)給予足(zu)夠的(de)(de)研發(fa)(fa)條件(jian)支撐。

　　示范和應用亟需加強

　　新型壓縮空氣(qi)儲(chu)能(neng)(neng)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)示(shi)范(fan)系統數量少，規模小，不能(neng)(neng)滿足技(ji)術(shu)發展的(de)(de)(de)示(shi)范(fan)需求，迫(po)切(qie)需要(yao)各國政府、企業加(jia)強政策(ce)引導、加(jia)大資金支(zhi)持。目前大部(bu)分(fen)國家尚未形成系統的(de)(de)(de)電價補償和(he)激勵政策(ce)，全球商(shang)業運行的(de)(de)(de)電站較少，一(yi)定程度上(shang)影響了(le)壓縮空氣(qi)儲(chu)能(neng)(neng)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)推廣和(he)應(ying)用。

　　隨(sui)著各國電價政策(ce)的(de)逐漸完善，大規模(mo)壓(ya)(ya)(ya)縮空(kong)氣儲能(neng)示范項(xiang)目的(de)陸續(xu)建成，壓(ya)(ya)(ya)縮空(kong)氣儲能(neng)產業已經進入了發展(zhan)的(de)快車(che)道(dao)。相信在(zai)良好的(de)政策(ce)環境下(xia)，在(zai)產業鏈(lian)上下(xia)游(you)的(de)大力支持(chi)下(xia)，在(zai)科研機(ji)構持(chi)續(xu)不斷的(de)技術革新下(xia)，壓(ya)(ya)(ya)縮空(kong)氣儲能(neng)技術一定會持(chi)續(xu)健康發展(zhan)，快速實現大規模(mo)應用。

　　（該文研(yan)究獲得了國(guo)(guo)家重點研(yan)發計劃(hua)（2017YFB0903602）、國(guo)(guo)家自然科(ke)學基金（51676181）、中(zhong)國(guo)(guo)科(ke)學院前沿科(ke)學重點研(yan)究項目（QYZDB-SSW-JSC023）、北京市(shi)科(ke)技計劃(hua)項目（D161100004616001；D161100004616002）的資(zi)助。）