2023壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望

壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望雙碳——構(gòu)建以新能源為主的新型電力系統(tǒng)雙碳——構(gòu)建以新能源為主的新型電力系統(tǒng)“雙碳”背景下電源側(cè)改革勢(shì)不可擋，可再生能源占比持續(xù)上升，風(fēng)電與光伏發(fā)電將成為主要電力品種提高了系統(tǒng)匹配成本和平衡成本，當(dāng)前的技術(shù)條件難以接受大規(guī)模新能源接入電力系統(tǒng)中國(guó)能源結(jié)構(gòu)占比預(yù)測(cè) 消納成本=匹配成本+平衡成本+電網(wǎng)成本100.090.080.070.060.050.040.030.020.010.00.0

煤電 氣66.4%66.4%5.1%2.5%2018

核電 水48.8%11.0%9.2%202548.8%11.0%9.2%

風(fēng)電 伏26.0%20.6%20.0%203526.0%20.6%20.0%

生物質(zhì)及其他5.7%5.7%30.5%30.1%2050儲(chǔ)能——能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的技術(shù)支撐，多種場(chǎng)景下已成剛需儲(chǔ)能——能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的技術(shù)支撐，多種場(chǎng)景下已成剛需碳中和 新能源 儲(chǔ)能2060年中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和要求2045年左右電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)碳中和

要求發(fā)展風(fēng)電、光伏發(fā)電等零碳排可再生能源發(fā)電，實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)多元化及電力供需平衡高度耦合

儲(chǔ)能可解決新能源消納陣痛，增強(qiáng)新能源可調(diào)節(jié)性；同時(shí)助力電力網(wǎng)絡(luò)從獨(dú)立轉(zhuǎn)向耦合儲(chǔ)能在多種應(yīng)用場(chǎng)景下的剛性需求儲(chǔ)能在多種應(yīng)用場(chǎng)景下的剛性需求發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能用戶側(cè)儲(chǔ)能??電力調(diào)峰??系統(tǒng)調(diào)頻可再生能源并網(wǎng)??緩解電網(wǎng)阻塞?延緩輸配電擴(kuò)容升級(jí) ?電力市場(chǎng)輔助服務(wù)削峰填谷電力自發(fā)自用? 容量電費(fèi)管理峰谷價(jià)差套利? 提升供電可靠性國(guó)家政策密集出臺(tái)，推動(dòng)新型儲(chǔ)能建設(shè)加速國(guó)家政策密集出臺(tái)，推動(dòng)新型儲(chǔ)能建設(shè)加速《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見》鼓勵(lì)社會(huì)資本等各類投資主體投資各類電源、儲(chǔ)能及增量配電網(wǎng)項(xiàng)目

《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》到2025年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變,裝機(jī)規(guī)模30GW

《關(guān)于進(jìn)一步推動(dòng)新型儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)和調(diào)度運(yùn)用的通知》獨(dú)立儲(chǔ)能充電不再承擔(dān)輸配電價(jià)和政府性基金及附加2021年2月2021年2月以上2021年7月2022年6月2020年10月2021年6月2022年3月《‘十四五’規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)》加快抽水蓄能電站建設(shè)和新型儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用

《新型儲(chǔ)能項(xiàng)目管理規(guī)范（暫行）（征求意見稿）》明確新型儲(chǔ)能項(xiàng)目為除抽水蓄能以外的以輸出電力為主要形式的儲(chǔ)能項(xiàng)目

《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》“十四五”新型儲(chǔ)能技術(shù)試點(diǎn)示范雙碳目標(biāo)下的儲(chǔ)能市場(chǎng)容量雙碳目標(biāo)下的儲(chǔ)能市場(chǎng)容量截止至2021年12月，全球已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模209.4GW，同比增漲9國(guó)投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模46.1GW，占全球市場(chǎng)總規(guī)模的2230。其中抽水蓄能39.8GW，新型儲(chǔ)能5.76GW。數(shù)據(jù)來源：中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟如達(dá)到“十四五”期間30GW新型儲(chǔ)能裝機(jī)要求，復(fù)合年均增長(zhǎng)率將大于50，如參照各地方政府的“十四五”規(guī)劃，新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將高達(dá)43.7GW，復(fù)合年均增長(zhǎng)率約為6660013060013040

中國(guó)新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模預(yù)測(cè)（單位：GW）

7502021年全球2021年全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)分布2021年中國(guó)已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)分布根據(jù)《中國(guó)2030年能源電力發(fā)展規(guī)劃研究及2060年展望》提出，到2050年中國(guó)新型儲(chǔ)能裝置裝機(jī)量（含V2G）達(dá)到600GW，2060年達(dá)到750GW。數(shù)據(jù)來源：全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織雙碳目標(biāo)的必要選擇——長(zhǎng)時(shí)大規(guī)模儲(chǔ)能雙碳目標(biāo)的必要選擇——長(zhǎng)時(shí)大規(guī)模儲(chǔ)能資源稟賦——時(shí)間及空間的錯(cuò)配國(guó)家《十四五規(guī)劃》關(guān)于能源建設(shè)的總體規(guī)劃

定性風(fēng)險(xiǎn)增加市場(chǎng)的形成。長(zhǎng)時(shí)大規(guī)模儲(chǔ)能——傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能長(zhǎng)時(shí)大規(guī)模儲(chǔ)能——傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能存在三大技術(shù)瓶頸依賴天然氣等化石燃料提供熱源需要特殊地理?xiàng)l件建造大型儲(chǔ)氣室系統(tǒng)效率較低（42%、54%）美國(guó)MCLNTOSH電站德國(guó)HUNTORF電站先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能，將從小眾邁向主流先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能，將從小眾邁向主流先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)規(guī)模大（100MW+）放電時(shí)間長(zhǎng)（4h+）壽命長(zhǎng)（30-50年）儲(chǔ)能周期不受限制不依賴化石燃料無地理?xiàng)l件限制可實(shí)現(xiàn)冷、熱、電三聯(lián)供效率高達(dá)70%儲(chǔ)能時(shí)：低質(zhì)、低谷電驅(qū)動(dòng)多級(jí)壓縮機(jī)將空氣壓縮至高壓，通過級(jí)間蓄熱降溫后儲(chǔ)存于儲(chǔ)氣系統(tǒng)釋能時(shí)：高壓空氣從儲(chǔ)氣系統(tǒng)釋放，經(jīng)級(jí)前蓄熱系統(tǒng)升溫后驅(qū)動(dòng)透平發(fā)電主要功能：調(diào)峰、調(diào)頻（二次或三次）、調(diào)相、旋轉(zhuǎn)備用、黑啟動(dòng)十八年時(shí)間實(shí)現(xiàn)從千瓦級(jí)到百兆瓦級(jí)迭代升級(jí)十八年時(shí)間實(shí)現(xiàn)從千瓦級(jí)到百兆瓦級(jí)迭代升級(jí)｜5kW蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)｜15kW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)｜1.5MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)｜國(guó)家能源大規(guī)模物理儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)中心成立｜10MW級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)｜啟動(dòng)100MW系統(tǒng)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化工作｜中儲(chǔ)國(guó)能（北京）技術(shù)有限公司注冊(cè)成立｜100MW系統(tǒng)核心部件進(jìn)場(chǎng)｜10MW實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，100MW年底并網(wǎng)

52.1%60.2%70.4%1.5MW能示范系統(tǒng)，系統(tǒng)效率達(dá)52.1%，被評(píng)價(jià)為我國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能的一項(xiàng)重要突破，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平2016年在貴州畢節(jié)建成目前國(guó)際首臺(tái)10MW級(jí)新型壓縮空氣儲(chǔ)能示范系統(tǒng)，系統(tǒng)效率達(dá)2%，是全球目前已運(yùn)行的系統(tǒng)效率最高的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)2021年100MW膨脹機(jī)安裝完成，系統(tǒng)效率達(dá)70.4%，是球首個(gè)突破百兆瓦級(jí)的先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)年進(jìn)入工信部《首臺(tái)（套重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄》儲(chǔ)能技術(shù)百花齊放，各儲(chǔ)能技術(shù)齊頭并進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)百花齊放，各儲(chǔ)能技術(shù)齊頭并進(jìn)各儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)比分析抽水蓄能壓縮空氣各儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)比分析抽水蓄能壓縮空氣儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能鉛蓄電池等優(yōu)勢(shì)?????大功率技術(shù)成熟壽命長(zhǎng)運(yùn)行成本低?????大功率壽命長(zhǎng)零污染容量邊際成本遞減????功率密度高壽命長(zhǎng)環(huán)境友好響應(yīng)速度快??體積小、能量密度高度快環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)?劣勢(shì)??受地理資源條件的限制，移民搬遷、環(huán)境破壞問題；設(shè)周期長(zhǎng)（6-10年）；總投資較高，未來開發(fā)成本增加響應(yīng)速度較慢能量密度略低????充放電時(shí)間短成本較高無大范圍應(yīng)用的需求成本高存在安全風(fēng)險(xiǎn)自放電高存在回收問題功率型儲(chǔ)能能量型儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)比——壓縮空氣VS抽水蓄能技術(shù)對(duì)比——壓縮空氣VS抽水蓄能優(yōu)點(diǎn)：規(guī)模大（單機(jī)100-300MW）單位成本低（1000-1200元/kWh）壽命長(zhǎng)（30-50年）清潔無污染建設(shè)周期短（1-2年）劣勢(shì)：能量密度較低啟動(dòng)速度慢（6-8min）效率略低（約70）處于示范階段，有待進(jìn)一步推廣

優(yōu)點(diǎn)：規(guī)模大（單機(jī)300-400MW）單位成本低（600-1200元/kWh）壽命長(zhǎng)（40-60年）技術(shù)成熟，已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)運(yùn)行劣勢(shì)：受地理?xiàng)l件限制，選址困難生態(tài)環(huán)境影響，移民搬遷問題能量密度低啟動(dòng)速度慢（3-5min）效率略低（約75）建設(shè)周期較長(zhǎng)（6-10年）技術(shù)對(duì)比——壓縮空氣VS電化學(xué)技術(shù)對(duì)比——壓縮空氣VS電化學(xué)優(yōu)點(diǎn)：規(guī)模大（單機(jī)100-300MW）單位成本低（1000-1200元/kWh）壽命長(zhǎng)（30-50年）無爆炸及燃燒風(fēng)險(xiǎn)清潔無污染系統(tǒng)性能不衰減劣勢(shì)：能量密度較低啟動(dòng)速度慢（6-8min）效率略低（約70）

優(yōu)點(diǎn)：效率較高（約90）能量密度高響應(yīng)速度快（毫秒級(jí)-秒級(jí)）布置靈活，建設(shè)速度快劣勢(shì)：?jiǎn)挝怀杀据^高（1500-2500元/kWh）壽命較短（5-8年）一致性要求高，有燃燒、爆炸風(fēng)險(xiǎn)隨使用次數(shù)增加，性能衰減低溫性能較差先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能度電成本降低到抽水蓄能水平，經(jīng)濟(jì)性凸顯先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能度電成本降低到抽水蓄能水平，經(jīng)濟(jì)性凸顯 長(zhǎng)時(shí)、大規(guī)模是壓縮空氣儲(chǔ)能的發(fā)展方向，隨著功率的提升，效率優(yōu)化，成本降低，度電成本媲美抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈情況產(chǎn)業(yè)鏈情況空氣壓縮機(jī)換熱/儲(chǔ)熱裝備透平膨脹機(jī)儲(chǔ)氣庫(kù)中儲(chǔ)國(guó)能陜鼓動(dòng)力沈鼓集團(tuán)中儲(chǔ)國(guó)能東方電氣上海電氣中鹽/蘇鹽云南能投……中國(guó)能建中國(guó)電建……中儲(chǔ)國(guó)能、華能集團(tuán)、中國(guó)能建、國(guó)家能源集團(tuán)……調(diào)頻調(diào)相儲(chǔ)能事故備用空氣壓縮機(jī)換熱/儲(chǔ)熱裝備透平膨脹機(jī)儲(chǔ)氣庫(kù)中儲(chǔ)國(guó)能陜鼓動(dòng)力沈鼓集團(tuán)中儲(chǔ)國(guó)能東方電氣上海電氣中鹽/蘇鹽云南能投……中國(guó)能建中國(guó)電建……中儲(chǔ)國(guó)能、華能集團(tuán)、中國(guó)能建、國(guó)家能源集團(tuán)……調(diào)頻調(diào)相儲(chǔ)能事故備用電力設(shè)計(jì)院（中南院、江蘇院等）核心設(shè)備/資源技術(shù)支持工程建設(shè)投資運(yùn)營(yíng)接入電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰壓儲(chǔ)的產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游核心設(shè)備及資源提供方、中游技術(shù)提供及建設(shè)方、下游投資運(yùn)營(yíng)商。核心設(shè)備/資源技術(shù)支持工程建設(shè)投資運(yùn)營(yíng)接入電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰設(shè)備/資源供應(yīng)設(shè)備/資源供應(yīng)技術(shù)提供與項(xiàng)目建設(shè)投資運(yùn)營(yíng)接入電網(wǎng)壓縮空氣前景廣闊壓縮空氣前景廣闊×處于示范階段×處于示范階段×無明確的價(jià)格機(jī)制參與電力市場(chǎng)電價(jià)在峰段電價(jià)基礎(chǔ)上上浮比例原則上不低于20%增加補(bǔ)貼——山東、河南、甘肅、寧夏、陜西、廣東、江蘇、新疆等20儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼/補(bǔ)償政策及附加降低成本——獨(dú)立儲(chǔ)能電站向電網(wǎng)送電，減免其充電電量的輸配電價(jià)和政府性基金及附加推行電力現(xiàn)貨市場(chǎng)——第一批試點(diǎn)地區(qū)包括：包括南方電網(wǎng)轄區(qū)（