電能是人類生產、生活所必需的一種最重要的能量形式，已被廣泛應用在動力、照明、化學、紡織、通信、廣播等各個領域，是科學技術發展和經濟飛躍的主要動力。隨著用電需求范圍的擴大和電力需求總量的增加，電能的生產和利用產生了時間和空間的矛盾。時間維度上，白天的城市非常活躍，用電量很大，早晚還會出現用電高峰。到了夜晚，隨著人們生產活動的停止，用電量也隨之減少，但承載大部分城市用電的煤電機組卻無法在一天內跟隨人類日出而作、日落而息。空間維度上，我國西北部風能和太陽能豐富的地區往往能夠產生大量的可再生能源電力，但經濟發達的中東部地區卻是用電的高需求地區。這種電力在生產和利用上的時空錯位問題迫切呼喚新的能源技術來提供解決方案。

壓縮空氣儲能將用電低谷時段或可再生能源電力豐富地區的過剩電能轉化成空氣的壓力勢能，在用電高峰時段或電力貧瘠且電能消耗大的地區將空氣的勢能轉化成電能，并且是一種大規模儲能技術。它以綠色、豐富、取用方便的空氣作為介質，將電能利用的時空矛盾問題巧妙解決，同時還能將可再生能源發出的間歇性電力拼接起來，改善電能的質量。壓縮空氣儲能技術安全、高效、低碳，且不受自然條件的限制，是能源和電力領域的一項重要的應用技術。

隨著科技的發展，儲能技術可以應對不同應用場景的需求，技術發展也越來越精細化。對于電網側峰谷差調節、可再生能源消納的技術問題，必須用大規模的儲能技術來解決。目前的各類儲能技術中，能夠實現100 MW及其以上功率等級應用的技術，主要包括抽水蓄能和壓縮空氣儲能兩種技術門類。但抽水蓄能技術存在天然的地理條件限制，需要上下兩個大型水庫作為蓄水池，才能實現水的重力勢能的存儲與釋放。地理條件的特殊要求和移民等問題使得抽水蓄能電站無法自由建設。此外，在我國抽水蓄能用于電網側進行可再生能源電力消納時，存在地域能源儲備的匹配問題。我國的西北部地區風、光資源豐富，迫切需要大規模儲能技術對可再生能源發電產生的過剩電力進行有效的消納，但中東部地區因水力資源豐富更適合建設抽水蓄能電站，這種天然的地理資源的不匹配在一定程度上限制了抽水蓄能的發展。因此，壓縮空氣儲能技術的發展和應用已成為行業發展的迫切需要。

壓縮空氣儲能具有儲能容量大、儲能周期長、投資小等優點，被認為是最具有廣闊發展前景的大規模儲能技術之一。

1、傳統的壓縮空氣儲存系統在大規模推廣的過程當中遇到了幾個挑戰。第一個問題是依賴于大型的儲氣洞穴，第二個依賴于化石燃料提高提供熱量，第三個，由于德國和美國這兩個壓縮空氣儲存系統都是由原來的燃氣輪機改造而來，系統還沒有很好的優化設計，所以系統的效率偏低，只有40%-50%。所以提高儲能密度，提高效率，消除對化石燃料的依賴，是壓縮空氣儲能的發展要求，也是發展趨勢。

2、我們的總體思路就是通過壓縮熱的回收再利用，消除對化石燃料的依賴。通過系統的過程耦合匹配高效的壓縮膨脹，超臨界的蓄能換熱來提高系統的效率。通過空氣的高壓或者液態存儲來提高儲存密度，消除對大型儲氣洞穴的依賴。這就是我們所講的先進的壓縮空氣儲存系統的總體思路，通過這三個手段三個方法，從而解決制約壓縮空氣儲能發展的三個主要的技術方面的挑戰。

3、2021年的8月4號實現了中國首個壓縮空氣質的商業電站的并網運行。這也是中國首個延續壓縮空氣組成的國家示范項目。通過了國家重點研發計劃的專家組的驗收，系統額定效率達到了60.7%。并在 2021年的12月31號建成了國際首套的 100 兆瓦的先進壓縮空氣儲能的商業電站，并在經過調試后在 2022年的 9月30號實現了并網發電。這也是國際首個百兆級的壓縮空氣儲能的國家級的示范項目。

4、我們正在做的工作是 300 兆瓦的先進壓縮空氣儲能系統，主要突破 5 個關鍵技術系統的設計、壓縮機、膨脹機、蓄熱放熱器和系統的集成控制。爭取通過我們的努力，建成國際首套的具有完全自知產權的 300 兆的先進壓縮空氣儲能的示范電站。使我國壓縮空氣儲能的水平提升、規模再增加 3 倍，效率在提高3%-5%，成本在下降20%-30%。

先進壓縮空氣儲能系統利用電網低谷電或可再生能源的間歇式電能將空氣壓縮(同時存儲壓縮熱)，并將空氣高壓或液化儲存(儲能)；在用電高峰或電力資源短缺時，高壓/液態空氣加壓，并進一步吸收壓縮熱后通過透平膨脹機驅動電機發電(釋能)，在此過程中一些廢熱可以被回收以提高系統效率。先進壓縮空氣儲能系統具有很多優勢：首先，由于空氣的高壓/液態存儲，空氣儲罐的體積大大縮小，可以縮短建設周期，更重要的是可以不受地理條件限制，克服了傳統壓縮空氣儲能系統的一個主要瓶頸；第二，由于采用必要的儲熱儲冷設備，將空氣壓縮過程的壓縮熱存儲回收，從而不再需要燃燒燃料提供熱源，解決了傳統壓縮空氣儲能系統的另一個主要瓶頸；第三，由于超臨界傳熱/冷卻過程中冷熱源之間的溫差可以做到很小，同時由于采用儲熱、儲冷設備，系統儲能和釋能過程的熱和冷均能很好地回收；第四，先進壓縮空氣儲能系統不涉及化石燃料的燃燒，不排放任何有害物質，而且空氣壓縮過程中很容易去除其中的有害物質如CO2、SOx、NOx等，從而改善大氣質量

審核編輯：郭婷