壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)展望-解碼壓縮空氣儲(chǔ)能為何它是最具潛力的儲(chǔ)能技術(shù)

壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)展望9.2%11.0%48.8%20.0%20.6%26.0%30.1%30.5%9.2%11.0%48.8%20.0%20.6%26.0%30.1%30.5%5.7%?“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?新能源占比上升推高消納成本。風(fēng)電光伏等非可控裝機(jī)增加了電力系統(tǒng)的波動(dòng)性和不穩(wěn)定性，盡管場(chǎng)站成本逐年降低，但提高了系統(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)100.0%90.0%80.0%70.0%60.0%50.0%40.0%30.0%20.0%10.0%0.0%中國(guó)能源結(jié)構(gòu)占比預(yù)測(cè)5.15.1%66.4%2.5%202520352202520352050消納成本=匹配成本+平衡成本+電網(wǎng)成本電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能用戶側(cè)儲(chǔ)能?緩解電網(wǎng)阻塞?延緩輸配電擴(kuò)容升級(jí)?電力調(diào)峰?系統(tǒng)調(diào)頻電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能用戶側(cè)儲(chǔ)能?緩解電網(wǎng)阻塞?延緩輸配電擴(kuò)容升級(jí)?電力調(diào)峰?系統(tǒng)調(diào)頻?輔助動(dòng)態(tài)運(yùn)行?可再生能源并網(wǎng)?削峰填谷新能源儲(chǔ)能碳新能源儲(chǔ)能碳排可再碳排可再，增強(qiáng)新和儲(chǔ)能在多種應(yīng)用場(chǎng)景下的剛性需求發(fā)電側(cè)儲(chǔ)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能?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《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和鼓勵(lì)社會(huì)資本等各類投資主體投資各類2021年2月《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2022年6月到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30GW2021年7月2021年6月2021年6月(征求意見(jiàn)稿)》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2022年3月《“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)示范百兆瓦級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用《‘十四五’規(guī)劃和二〇標(biāo)》加快抽水蓄能電站建設(shè)和新型儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)?；?l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%，我抽水蓄能39.8GW，新型儲(chǔ)能5.76GW。數(shù)據(jù)來(lái)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)率約中國(guó)新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模預(yù)測(cè)(單位：GW2025E2030E2050E2060E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(lái)源：全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織22021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)配規(guī)劃》關(guān)于能源建設(shè)的總體規(guī)劃九大清潔能源基地集中三北地區(qū)，可再生能源發(fā)電占大規(guī)模裝機(jī)導(dǎo)致電網(wǎng)跨地域調(diào)控壓力大，電網(wǎng)穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)增加發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)亟需長(zhǎng)時(shí)、大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)，它將有效支撐新型電力市場(chǎng)的形成。長(zhǎng)時(shí)大規(guī)模儲(chǔ)能——傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能運(yùn)行原理傳統(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NTORFNTORF室(42%、54%)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能，將從小眾邁向主流h+))不受限制可實(shí)現(xiàn)冷、熱、電三聯(lián)供儲(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(guò)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)n2013年在河北廊坊建成了國(guó)際MW縮空氣儲(chǔ)達(dá)52.1n2013年在河北廊坊建成了國(guó)際MW縮空氣儲(chǔ)達(dá)52.1能的一項(xiàng)重要突破，達(dá)到國(guó)領(lǐng)先水平15kW液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)2MW液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)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)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)60.系統(tǒng)W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)n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)MW實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，100MW年底并網(wǎng)nn5252.1%60.2%60.2% 70.4%儲(chǔ)能技術(shù)百花齊放，各儲(chǔ)能技術(shù)齊頭并進(jìn)各各儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)比分析功率型儲(chǔ)能壓縮空氣儲(chǔ)能?大功率?儲(chǔ)能時(shí)間長(zhǎng)?壽命長(zhǎng)?零污染?容量邊際成本遞減?響應(yīng)速度較慢?能量密度略低劣勢(shì)?受地理資源條件的限制，移民搬遷、環(huán)境破壞問(wèn)題；?能量密度較低，建設(shè)周期長(zhǎng)(6-10年)；?總投資較高，未來(lái)開(kāi)發(fā)成本增加?大功率優(yōu)?儲(chǔ)能時(shí)間長(zhǎng)勢(shì)?技術(shù)成熟?壽命長(zhǎng)?運(yùn)行成本低?體積小、能量密度高?效率高、響應(yīng)速度快?環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)?充放電時(shí)間短?成本較高?自放電率高?無(wú)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(wèn)題?功率密度高?壽命長(zhǎng)?環(huán)境友好?響應(yīng)速度快鋰離子電池、鉛蓄電池等能量型儲(chǔ)能抽水蓄能飛輪儲(chǔ)能?規(guī)模大(單機(jī)300-400MW)??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?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)?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(wú)污染?建設(shè)周期短(1-2年)?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(wèn)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)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(wú)爆炸及燃燒風(fēng)險(xiǎn)?清潔無(wú)污染?系統(tǒng)性能不衰減?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?單位成本較高(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降低技術(shù)支持投資運(yùn)營(yíng)工程建設(shè)技術(shù)支持投資運(yùn)營(yíng)工程建設(shè)儲(chǔ)能…………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。設(shè)設(shè)備/資源供應(yīng)投資運(yùn)營(yíng)接入電網(wǎng)核核心設(shè)備/資源氣壓縮機(jī)換換熱/儲(chǔ)熱裝備透透平膨脹機(jī)儲(chǔ)氣庫(kù)儲(chǔ)氣庫(kù)沈鼓集團(tuán)哈爾濱電氣上海電氣云南能投華能集團(tuán)、中國(guó)能建、國(guó)家能源集團(tuán)………壓縮空氣前景廣闊?鼓勵(lì)配建新型儲(chǔ)能與所屬電源聯(lián)合參與電力市場(chǎng)——一部分用來(lái)服務(wù)新能源發(fā)電，并同新能源并視為一個(gè)整體，保證新能源消納利用；另一部分可以視作獨(dú)立容量，參與電力市場(chǎng)?提高價(jià)差——要求各地結(jié)合實(shí)際情況在峰谷電價(jià)的基礎(chǔ)上推行尖峰電價(jià)機(jī)制，尖峰×無(wú)明確的價(jià)格機(jī)制電價(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余個(gè)省出臺(tái)儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼/補(bǔ)償政策?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)(廣東起步)、蒙安徽、河南、湖北。?容量電價(jià)機(jī)制——“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案中明確建立電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能電站容量電價(jià)機(jī)制，逐步推動(dòng)儲(chǔ)能電站參與電力市場(chǎng)壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目進(jìn)展(1)先