中科院工程热物理所周学志：先进压缩空气储能技术研发与产业化
摘要：
中国储能网讯：2025年7月24日，由中国化学与物理电源行业协会联合河北省钒钛行业协会等主办的2025全国液流电池产业发... 中国储能网讯：
2025年7月24日，由中国化学与物理电源行业协会联合河北省钒钛行业协会等主办的2025全国液流电池产业发展大会暨第五届全国新型储能技术及工程应用大会在成都召开。
大会以“聚焦液流电池技术创新，推动储能产业高质量发展”为主题，针对液流电池及新型储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨，分享前沿技术路线、上下游供应链体系、智能化系统集成方案、创新商业模式、技术标准、示范项目应用案例以及新产品与解决方案。
在7月25日上午的物理储能与氢储能专场论坛中，中国科学院工程热物理所总体部部长、正高级工程师周学志作了题为《先进压缩空气储能技术研发与产业化》的主旨演讲。
以下内容根据大会发言整理提炼，仅供参考。
我今天报告的题目是《先进压缩空气储能技术研发与产业化》。
接下来，我将把全球的压缩空气储能的技术研发、产业推广以及未来的发展趋势向大家作报告。
第一部分，要实现“双碳”目标，要求我们大力发展可再生能源，这有两组数据，一组是落基山研究所的，一组是清华大学气候变化和可持续发展研究院的，都有共同的规律，就是我们还是要大力发展风电、光伏等可再生能源，构建以新能源为主体的新电力系统。
要发展大规模的可再生能源，我们就要通过储能来解决其间歇性和不稳定性的属性。我们认为储能是实现双碳目标的重要的关键支撑技术。
那么，国家层面、地方政府层面出台了一系列的支持政策，在2020年之前，大部分的意见是指导性、宏观性。2020年之后，储能政策越来越多，也更加具有针对性，比如说电量电价、容量电价补偿，还有容量租赁等等。
136号文出来之后，要求我们更多的运用市场的手段来促进储能行业更平稳快速稳定的发展。
这是全球能源互联网发展合作组织对全球和中国在储能装机方面的预测，无论哪个口径，未来储能都将迎来大规模发展。
这是压缩空气储能技术原理，用电低谷或电力过剩的时候，用电能驱动压缩机将空气压缩成高压状态，存在储气库当中，这个过程中也产生了大量的压缩热，然后进行回收，这是储存过程。
这是势能过程，储气库的高压空气释放，经过换热器预热进入膨胀机，带动发电机发电。
压缩空气储能技术的优势主要体现在规模可以做的很大，单机可以做到百兆瓦以上；其次，充放电时间很长，4~10个小时；第三，寿命很长，国际上1978年建的压缩空气储能电站，目前仍在正常运行；第四，系统运维成本也很低。此外，它的功能很多，调峰、调频、辅助服务、黑启动等等。
国家能源局2023年发布了56个新型储能示范试点项目，其中压缩空气储能项目有12个，2810兆瓦。
第二部分：国内外发展现状。
以工作原理和流程来分的话，压缩空气储能分为两类，第一类叫传统压缩空气储能，第二类就是新型压缩空气储能。
传统压缩空气储能的典型代表是美国和德国，传统压缩空气储能主要面临着三个主要技术瓶颈：依赖于大型的储气洞穴、依赖于化石燃料、效率比较低。
从现在来看，国际上主要还是针对新型压缩空气储能进行研发和产业化，比如说绝热压缩空气储能、等温压缩空气储能、水下压缩空气储能、超临界压缩空气储能等等。
无论哪种储能形式，都是为了解决上述三个主要技术瓶颈，比如说液态空气储能，主要目的是摆脱对地理条件的限制，因为它的密度很高；蓄热式压缩空气储能把压缩过程中形成的压缩热回收，在膨胀发电的时候再利用，摆脱对化石材料的依赖。
根据储气形式的不同，压缩空气储能也分为好几类，主要有地下盐穴、人工硐室及非煤矿山形成的采空区和巷道，比如金矿、银矿、铜矿、铁矿、钼矿等等。
再就是水下压缩空气储能，把它放到海底或者湖底，利用水的压差来实现存储，所以说储气形式是多种多样的。
接下来，我介绍两个传统压缩空气储能，第一个是1978年建成的德国的压缩空气储能电站，290兆瓦，高压空气存储在地下650~800米的地下盐穴中，转化效率42%。
第二个是美国1991年建成的110兆瓦压缩空气储能电站，高压空气也是存储在地下的岩穴当中，效率是54%，目前传统压缩空气储能还有几个国家在建，主要以美国为主。
新型压缩空气储能，比如美国SustainX公司的等温压缩空气储能、液态压缩空气储能，Hydrostor公司和多伦多公司的水下压缩空气储能。另外诺丁汉大学也做了关于柔性气囊的研究开发。
下面是我罗列的全球已经投产的兆瓦级以上的压缩空气储能电站，国外以美国、加拿大、英国为主，国内是中科院工程热物理所、清华大学、中国能建等等。
第三部分：中国科学院工程热物理所在压缩空气储能领域的进展。
我们从2004年开始研发，在北京的中关村做了15千瓦原理验证的实验台，验证技术的可行性；2013年，在河北廊坊建成了1.5兆瓦系统；2016年在贵州毕节建成了10兆瓦系统；2021年在山东泰安肥城建成了10兆瓦系统；2022年河北张家口建成人工硐室压缩空气储能系统；2024年4月山东泰安肥城300兆瓦并网发电。
这是过去20年，研究所在压缩空气储能方面的研发历程，主要突破了三项关键难题：第一、宽负荷压缩机和高负荷透平膨胀机技术；第二、高效超临界蓄热换热技术；第三、系统的全工况优化设计和集成技术。
这是我们建成的几个示范项目，2013年建成的廊坊1.5兆瓦压缩空气储能电站，评价为我国压缩空气储能领域的一项重要突破，达到国际领先水平；2016年在贵州毕节建成的10兆瓦压缩空气储能，系统效率60.2%，也是创造了压缩空气储能领域的世界纪录；2021年9月23号，山东肥城10兆瓦压缩空气储能系统并网发电，参与山东省电力现货交易市场，参与省电网公司的调度；2022年，河北张家口的100兆瓦压缩空气储能系统，配备800兆瓦的风电和光伏；2024年4月并网发电的山东肥城300MW压缩空气储能电站，总投资15亿，投资方是中储国能，年发电量接近6亿度，入选了山东省储能示范项目等等。
中国储能是研究所成立的产业化公司，目前，已建成项目423兆瓦，在建的项目有5套900兆瓦，已签订协议的有20套4765兆瓦。
总结一下，第一、储能是实现双碳目标和能源革命的关键支撑技术，已经上升到国家战略层面。
第二、压缩空气储能是大规模长时间尺度的储能技术，具有规模大、寿命长、成本低、绿色环保的优势，是物理储能当中的典型代表，规模等级和效率可以与抽水蓄能电站相媲美。
第三、压缩空气储能技术和产业化在国内取得了重要进展，且发展很快，已经具备了规模化发展的基础，将对我们国家新型能源体系的构建，以及能源革命的转型作出重要贡献。
以上是我汇报的全部内容，谢谢！
一审：刘亚珍
二审：裴丽娟
三审：潘 望
