《商学院》杂志:“空气充电宝” 迎接万亿储能市场

发布日期:2025-08-11 来源:企业要闻

  一直以来,中储国能以压缩空气储能系统的开拓者和引领者的姿态,在长时大规模物理储能赛道上持续发挥领航者的作用。

  2025年4月22日,全球最大105兆瓦2极高速大容量同步电动发电机——“储龙105”正式对外发布。该产品摆脱了大功率同步电动发电机依赖进口的现状,率先攻克了百兆瓦级电机“卡脖子”技术,已率先应用于大规模压缩空气储能系统中。

  “储龙105”由中储国能(北京)技术有限公司(以下简称“中储国能”)与卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司联合研制,填补了国内百兆瓦级双工况电机产品空白,对压缩空气储能产业高水平质量的发展具有划时代的重大意义,堪称绿色颠覆性技术。

  这已不是中国压缩空气储能技术第一次震惊世界了。从2009年提出全面革新的先进压缩空气储能技术,到2013年国际首套先进蓄热式压缩空气储能系统正式面世;从1.5兆瓦到10兆瓦再到100兆瓦、300兆瓦,系统规模一次次提升,效率一次次突破极限,引领全球。

  中储国能总经理纪律在接受《商学院》杂志访谈时表示,中国科学院工程热物理研究所的先进压缩空气储能技术,在2004年研发之初,就为了适应未来全球以新能源为主导的绿色能源发展路径。中储国能作为其产业化公司,将研究所的前沿高端技术成果进行转化,使绿色低碳的新型储能技术通过一座座电站,实现丰厚的社会价值与经济价值。

  储能是新型能源体系的关键支撑技术。目前,新型储能技术正在不断涌现,技术路线“百花齐放”。

  中国科学院工程热物理研究所所长陈海生曾发文提到,相较于传统的抽水蓄能,锂离子电池、压缩空气储能、液流电池、钠离子电池、飞轮储能等新型储能,空气储能具有建设周期短、布局灵活、响应速度快等优势,可在电力系统运行中发挥调峰、调频、调压、备用、黑启动、惯量响应等多种功能。

  当前,锂离子电池在新型储能中占比较高,非锂储能技术应用逐渐增多,产业化进程加速;压缩空气储能向更高功率规模等级方向加速发展,新增项目功率规模向300兆瓦级及以上发展,储能时长从2小时、4小时至10小时发展;独立飞轮储能、重力储能、液态金属储能等新技术也在落地实施,总体呈现多元化发展态势。

  在种类繁多的储能技术当中,压缩空气储能作为大型储能和长时储能的代表,具有独特的优势,表现在:能实现集中式、大规模储能;系统生命长达30—50年;机械式发电使得系统稳定可靠;压缩空气储能本质安全,无爆炸风险。

  而且,先进压缩空气储能技术对环境友好,不燃烧化石燃料,无污染物排放,而经过压缩释放的空气因需要除湿除尘,比自然界的空气更为洁净,在绿色低碳方面的优势非常明显。

  过去十几年,我国压缩空气储能的装机规模已经从千瓦级向兆瓦级、百兆瓦级发展,压缩空气储能呈现快速产业化发展形态趋势,目前正逐步形成规模化建设应用的新局面。

  作为先进压缩空气储能系统的引领者,中储国能在产业化运作过程中,无论是装备制造还是上下游产业链打造方面,都提倡数字化、智能化、绿色化发展,力图将压缩空气储能打造成真正的绿色低碳高科技产业。

  早在2004年,火电“大干快上”,中国可再次生产的能源装机占比不足1%之时,中国科学院工程热物理研究所就启动了先进压缩空气储能相关研究。

  经过二十余年的技术攻关,中国压缩空气储能技术从无到有地发展起来。2018年,中国科学院工程热物理研究所百兆瓦级先进压缩空气储能技术的产业化公司——中储国能成立,将科研成果转化为生产力,利用大自然中的空气,打造了地表最强“充电宝”。

  具体而言,压缩空气储能就是将电能转化为空气压力能和一部分热能进行存储,是机械储能的一种。

  在电网电量富余时,电动机驱动多级压缩机,将空气压缩并储存到储气装置,完成电能到空气压力能的转换,过程中各级压缩机的压缩热通过蓄热器回收并储存在蓄热介质中。

  在电网需要电力时,将压缩空气从储气装置释放,通入多级膨胀机做功,完成空气压力能到电能的转换,在此过程中,已储存压缩热的蓄热介质通过透平膨胀机的级前换热器,加热膨胀机进口空气。

  据悉,中储国能已具备1—300兆瓦先进压缩空气储能系统研发、设计、核心装备制造、系统集成,以及电站投资和运营全套能力。

  2013年,国际首套1.5兆瓦先进压缩空气储能系统在河北廊坊落地,系统额定效率达52.1%。此后10兆瓦储能项目、100兆瓦储能项目、300兆瓦储能项目等不断落地,这些储能系统建成时均为“国际首套”,达到世界领先水平,系统模块设计额定效率也一路提升至72.1%。

  纪律表示,中储国能专注的先进压缩空气储能技术本身是长时大规模储能的代表性技术之一,这决定了公司的原始基因,必然是符合“双碳”目标的。中储国能对自身在新能源产业链中的定位,就是做大做强压缩空气储能产业,成为抽水蓄能之外的又一种长时储能方式,对未来国家能源转型将发挥更大作用。

  一直以来,中储国能以压缩空气储能系统的开拓者和引领者的姿态,在长时大规模物理储能赛道上持续发挥领航者的作用。

  “然而,从技术成果到产业化,还需要脚踏实地的一步步走,我们正在全方位地打造更为专业化、数字化、智能化的商业电站、装备制造基地,加速开展科学技术创新,为巩固和实践行业开拓者和引领者的地位而努力。”纪律表示。

  实际上,传统的压缩空气储能技术是1949年由德国工程师StalLaval提出,经过国内无数科研人员一次次的技术迭代,如今中国的新型压缩空气储能技术已站在了世界之巅。

  2024年4月底,山东肥城国际首套300兆瓦/1800兆瓦时先进压缩空气储能国家示范电站首次并网发电成功。据了解,该电站由中储国能公司投资建设,其在系统模块设计、装备研制及工程实施等方面实现了十余项关键技术突破,创造了多项“国际之最”。

  其中系统额定设计效率达72.1%,为全球最高;系统启动时间最快,仅为6—8分钟;变工况运行范围最宽,约为40%~110%;单机功率达到300兆瓦级;系统单位成本最低;系统顶级规模……

  与此同时,研发团队攻克了多级宽负荷压缩机和多级高负荷透平膨胀机技术、高效超临界蓄热换热器技术、系统全工况优化设计与集成控制技术等全套300兆瓦先进压缩空气储能核心技术,完成首台/套300兆瓦级多级高负荷透平膨胀机、多级宽负荷组合式压缩机和高效紧凑式蓄热换热器等系统核心装备的设计和制造。

  该电站系统设备单位成本较100兆瓦系统下降30%以上,系统装备国产化率达100%,实现了完全自主可控。

  纪律强调,这是目前国际上顶级规模、效率最高、性能最优、单位成本最低的新型压缩空气储能电站,其建成进一步巩固了我国在压缩空气储能领域的国际领头羊,为该技术的大规模推广应用打下了坚实基础,树立了行业里程碑。

  项目建成后,山东肥城300兆瓦/1800兆瓦时先进压缩空气储能电站可实现连续放电6小时,年发电约6亿度,在用电高峰可为约20万~30万户居民提供电力保障,每年可节约标准煤约18.9万吨,减少二氧化碳排放约49万吨。

  我国在新型压缩空气储能领域处于国际领先水平。以中国科学院工程热物理研究所和中储国能为代表的科研院所和产业化公司,将新型压缩空气储能系统的各项参数、指标,屡屡推向世界最高峰,在核心技术攻关、核心装备研制等研发及产业化进展方面,不断刷新世界纪录,科学技术创新的步伐也越走越快,处于行业引领地位。

  随着中国在先进压缩空气储能领域的突破式发展和基于全球的绝对一马当先的优势,先进压缩空气储能将迎来爆发式增长。

  据华夏瓴投预测:2025年全球储能需求为288吉瓦时;大型储能需求2025年为76吉瓦时,2030年将超过130吉瓦时,2022年至2025年年复合增长率超过100%,是下一个万亿级的新兴超级赛道。

  可以看到,大规模储能电站的需求规模加快速度进行发展,长时储能也必将在储能市场由“配角”变为“主角”,在接下来的万亿储能市场当中,新型储能还将呈现更多变化,为能源版图添上一块至关重要的拼图。

  陈海生提到,如今,新型储能已成为构建新型电力系统的重要技术和基础装备,是实现碳达峰、碳中和目标的重要支撑,也是催生国内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域,对构建清洁低碳、安全高效的能源体系,贯彻落实国家能源战略具备极其重大意义。

  在陈海生看来,当前,面对新型电力系统快速地发展态势,我国新型储能发展还面临着技术、市场以及政策上的问题,一是技术水平尚不能够满足应用要求;二是市场和价格机制尚不完善;三是技术标准体系和行业规范不健全。

  陈海生认为,针对以上问题,应立足我国新型储能的发展实际,在技术创新与市场驱动两个方面下功夫,促进新型储能技术与产业迈向更高水平。

  一是强化新型储能技术创新。持续推动新型储能关键研发技术和系统集成示范,围绕低成本、长寿命、高安全性、高效率的总体目标,开展储能关键材料、单元、模块等的技术探讨研究及系统应用示范。构建新型储能科学技术创新与技术储备体系,推动新型储能先进的技术创新中心、重点企业研发中心等创新载体建设。加强对新型储能研发技术任务部署,集中攻克新型储能的关键技术问题,逐步形成系统、完整的技术布局。

  二是制定可持续的市场发展机制。国家层面要进一步明确新型储能行业的主体地位,完善新型储能相关价格机制,营造有利于新型储能行业发展的市场环境。加大支持新型储能技术、装备、制造等的政策力度,出台支持新型储能发展的财税优惠政策,增强新型储能产业链竞争力,在产、学、研、用等方面形成体系化的政策合力。产业层面,面向发电侧、电网侧和负荷侧等不同应用场景,依托主管和行业机构系统制定新型储能技术发展规划,明确多元储能技术的适用场景和价格机制。

  三是健全技术标准和行业规范。加强新型储能技术标准工作,推进新型储能技术创新与标准协同发展,并加强与现行能源电力有关标准的统筹衔接。开展新型储能检测技术探讨研究,开发专用测试技术和测试设备,构建检测认证体系。加快构建新型储能行业全生命周期管理体系,保障新型储能系统长期安全稳定运行。

  ▪ 中储国能已具备 1-300 兆瓦先进压缩空气储能系统的全方位能力,包括研发、设计、装备制造、系统集成、电站投资和运营等。

  ▪ 压缩空气储能具有集中式、大规模储能能力,系统寿命长(30-50年),本质安全且无爆炸风险,对环境友好,无污染物排放。

  ▪ 新型储能发展面临技术、市场和政策问题,需强化技术创新、制定可持续市场机制、健全技术标准和行业规范,以推动新型储能技术与产业迈向更高水平。

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