中國儲能網訊：
摘 要 隨著全球能源結構的深刻變革和“雙碳”目標的提出，壓縮空氣儲能(compressed air energy storage, CAES)作為一種清潔、高效、大規(guī)模的儲能技術，成為促進可再生能源并網消納和構建新型電力系統(tǒng)的關鍵支撐，受到了廣泛關注。本工作通過近期相關論文的調研，系統(tǒng)回顧了CAES技術的發(fā)展背景、需求、歷程及建設現(xiàn)狀，詳細剖析了CAES技術的工作原理、技術分類及儲氣方式，綜述了其在電源側、電網側和用戶側的多場景應用，并探討了CAES技術的挑戰(zhàn)和瓶頸。分析表明，CAES技術在電源側、電網側、用戶側均發(fā)揮著重要作用，但在效率、成本、環(huán)境影響和市場化收益模式方面仍面臨挑戰(zhàn)，通過技術創(chuàng)新(如高效核心設備研發(fā)、智能化調度系統(tǒng)引入)、模式優(yōu)化(如虛擬電廠整合、共享儲能模式推廣)以及生態(tài)協(xié)同與國際合作(如行業(yè)標準制定、技術交流融合)，CAES技術有望在未來能源轉型中發(fā)揮更大作用。進一步展望了CAES技術的未來發(fā)展方向，包括高溫儲熱材料的國產化、多技術融合、政策支持完善以及技術標準國際化，為CAES技術的規(guī)?；l(fā)展和能源行業(yè)的綠色轉型提供參考，助力能源安全與“雙碳”目標實現(xiàn)。
關鍵詞 壓縮空氣儲能；能源轉型；技術挑戰(zhàn)；多維度應用；發(fā)展路徑
隨著全球能源結構的深刻變革和“雙碳”目標的提出，能源行業(yè)正面臨著前所未有的轉型挑戰(zhàn)與機遇。在這一背景下，儲能技術作為促進可再生能源并網消納和構建新型電力系統(tǒng)的關鍵支撐，受到了廣泛關注。其中，壓縮空氣儲能(compressed air energy storage, CAES)技術因其清潔、高效、大規(guī)模的儲能特性，成為儲能領域的重要研究方向。CAES技術不僅能夠提高電網的調峰能力和運行靈活性，還能有效緩解可再生能源的間歇性和不穩(wěn)定性問題，成為了支撐可再生能源并網消納的重要手段，對促進風能、太陽能等新能源的高效利用具有重要意義。該技術通過將用電低谷、棄風、棄光等不易儲存的電能壓縮空氣進行能量儲存，然后在用電高峰時釋放能量發(fā)電，能夠有效地實現(xiàn)電力系統(tǒng)的削峰填谷，提高電網的調節(jié)能力和運行效率。
近年來，各國紛紛出臺政策支持儲能技術的發(fā)展，以推動能源行業(yè)的綠色低碳轉型。在我國，隨著對可再生能源的重視和儲能需求的增長，CAES技術的研究與應用正逐步展開。盡管在CAES領域的起步較晚，但在技術研究、關鍵技術研發(fā)以及工程應用示范方面，我國已經達到了世界領先水平。CAES技術在推動節(jié)能減排、能源消費結構轉型、儲能技術進步以及能源企業(yè)的戰(zhàn)略轉型中扮演著至關重要的角色。它不僅是國家能源安全和行業(yè)高質量發(fā)展的關鍵，也是實現(xiàn)“雙碳”目標和構建新型電力系統(tǒng)的重要技術支撐。本文將系統(tǒng)梳理CAES技術的發(fā)展現(xiàn)狀，分析其在多場景中的應用潛力，并探討當前面臨的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展方向，為CAES技術的規(guī)?；l(fā)展和能源行業(yè)的綠色轉型提供參考。
1 壓縮空氣儲能技術發(fā)展概況
1.1 壓縮空氣儲能發(fā)展背景及需求分析
自2020年9月22日，習近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會上提出“中國將秉持人類命運共同體理念，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”，我國便開始了構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。近年來，國家密集出臺推動新型儲能技術發(fā)展及規(guī)?；瘧谜撸窗l(fā)展階段分類推進相關儲能技術的研究探索、試點示范、商業(yè)化利用和規(guī)模應用。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前已有16個省份40個地區(qū)的地方政府出臺了儲能補貼政策，補貼方式主要有放電量補貼、容量補貼和投資補貼。新型儲能目前正處于初步商業(yè)化階段，以新能源體系推進“雙碳”目標實現(xiàn)依舊是我國堅定不移的發(fā)展道路。
根據(jù)全國新能源消納監(jiān)測預警中心的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如圖1所示，截至2024年6月，我國累計風電棄用率3.9%、光電棄用率3%，在地區(qū)上表現(xiàn)出嚴重的不均衡性，部分省市風電棄電率高達7.9%，光伏棄電率高達28.3%，新能源市場亟須儲能設施進行調節(jié)。新型電力儲能主要包括電化學儲能、機械儲能、電磁儲能、氫儲能和熱儲能，相關技術經濟指標見表1，綜合對比來看，電化學儲能在能量轉化率、響應時間等方面優(yōu)勢較大，但其整體使用壽命短、成本較高；電磁儲能的效率較高，但其受經濟性和可靠性的限制，實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化建設還很遙遠；氫儲能和熱儲能均受限于系統(tǒng)效率低、單位成本較高。相較于其他新型儲能類型，壓縮空氣儲能的使用壽命較長、單位成本較低、能量轉化率相對較高，并且還具有清潔、高效、占地小等優(yōu)勢，顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿蛻们熬啊８鶕?jù)國家發(fā)展改革委的預測，2025年底新型儲能裝機規(guī)模將達到30GW以上，其中壓縮空氣儲能的裝機量占比將在30%左右。根據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如圖2所示，目前壓縮空氣儲能在新型儲能的占比僅為1.1%，所以壓縮空氣儲能仍有較大的發(fā)展空間。
圖1 全國累計風電及光電棄用率
表1 新型電力儲能技術和經濟指標特點
圖2 新型儲能裝機規(guī)模占比
1.2 壓縮空氣儲能發(fā)展歷程及建設現(xiàn)狀
壓縮空氣儲能技術由Stal Laval于1949年提出，經歷了長期的探索和優(yōu)化，實現(xiàn)了CAES技術的工程應用。20世紀40~70年代是CAES技術的探索與起步階段，全球第一座商業(yè)運營的鹽穴型壓縮空氣儲能電站Huntorf于1978年在德國建成并投入使用，該儲能電站是建立在區(qū)域鹽腔儲氣技術相對成熟、地質資料充足的基礎上，采用天然氣補燃的方式提高發(fā)電效率，系統(tǒng)整體效率為42%。20世紀80~90年代是CAES技術的優(yōu)化階段，受制于儲熱技術、材料，無法實現(xiàn)絕熱壓縮空氣儲能，美國太平洋西北國家實驗室在CASE系統(tǒng)的基礎上增加了透平排氣余熱再利用系統(tǒng)，節(jié)省了燃氣的消耗，1991年美國建成了McIntosh電站，系統(tǒng)效率為54%，得到了大幅提高。自21世紀以來，在傳統(tǒng)補燃式壓縮空氣儲能系統(tǒng)的基礎上，圍繞系統(tǒng)效率提升，國外相繼開展了先進絕熱壓縮空氣儲能、等溫壓縮空氣儲能、超臨界壓縮空氣儲能等系統(tǒng)的示范性工程。
國內CAES技術的起步時間較晚，2004年起，中國科學院熱物所、清華大學、中國科學院物化所陸續(xù)致力于研究工業(yè)化大規(guī)模非補燃壓縮空氣儲能系統(tǒng)，并開展了相關試驗示范項目。自2021年中鹽、華能、清華共同建設的金壇儲能電站投產后，我國壓縮空氣儲能逐步進入商業(yè)化運行階段。2013年，河北廊坊地區(qū)建成了國內首套1.5 MW級別的超臨界壓縮空氣儲能(SC-CAES)示范項目，系統(tǒng)效率達52.1%；2014年，安徽蕪湖建立了500 kW壓縮空氣儲能(AA-CAES)示范項目，成為國內首套絕熱儲能系統(tǒng)，電效率41%，綜合能源利用率72%；2021年，中國科學院熱物所建設的肥城10 MW鹽穴壓縮空氣儲能電站正式并網發(fā)電，標志著國際首個鹽穴先進壓縮空氣儲能電站正式進入商業(yè)運行狀態(tài)；同年，貴州畢節(jié)10 MW先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)成功并網，系統(tǒng)效率60.2%，是國際上首套采用集氣裝置進行儲氣的壓縮空氣儲能電站；2022年，中鹽、華能、清華聯(lián)合建設的金壇壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)(AA-CAES)國家示范項目，發(fā)電功率60 MW，系統(tǒng)效率58.2%；同年，中儲國能建設河北張家口100 MW壓縮空氣儲能(AA-CAES)電站，電轉換率為70.5%；2024年，湖北應城300 MW級壓縮空氣儲能(AA-CAES)電站，提出“絕熱壓縮+寬溫蓄熱+地下儲氣庫”方案，實現(xiàn)了關鍵設備的國產化；同年4月，中儲國能在山東肥城建設的300 MW/1800 MWh先進壓縮空氣儲能國家示范電站并網發(fā)電，系統(tǒng)效率72%。目前，國內壓縮空氣儲能較為成熟，形成了以中國科學院工程熱物理研究所、清華大學、中能建、中國科學院物化所主導的AA-CAES、LAES、SC-CAES為代表的先進壓縮空氣儲能技術路線。
目前，國內300 MW級壓縮空氣儲能電站已取得重大突破，裝機規(guī)模處于世界領先地位。國內外主要已建和在建的壓縮空氣儲能項目如表2所示，壓縮空氣儲能項目呈現(xiàn)出兩大特點：一是項目開發(fā)大幅提速，新增項目數(shù)量顯著增加；二是裝機規(guī)模從kW向MW、百MW級別快速發(fā)展。
表2 國內外主要已建、在建壓縮空氣儲能項目
2 壓縮空氣儲能工藝系統(tǒng)與技術路線
2.1 壓縮空氣儲能工作原理
壓縮空氣儲能(CAES)技術作為一種大規(guī)模物理儲能方式，其核心在于利用電力系統(tǒng)中的過剩電能或低谷電能來壓縮空氣，并將其儲存在高壓狀態(tài)下，用電高峰期再將壓縮空氣膨脹做工進行釋能，形成“電能-勢能-電能”的能量轉換過程。這一過程包括兩個主要階段，儲能階段和釋能階段，見圖3。
圖3 壓縮空氣儲能技術原理
在儲能階段，對用電低谷、棄風棄光等不易儲藏或間歇性強的電能，通過電動機驅動壓縮機將環(huán)境空氣壓縮成高溫高壓狀態(tài)。壓縮過程中產生的熱量通過換熱器傳遞給儲熱系統(tǒng)，而壓縮空氣則被冷卻至接近環(huán)境溫度后儲存于儲氣設施中。這一步驟將電能轉化為空氣的壓力勢能。
在釋能階段，高壓空氣從儲氣設施中釋放，并通過儲熱系統(tǒng)加熱至高溫高壓狀態(tài)，然后進入透平膨脹機膨脹做功，驅動發(fā)電機發(fā)電，將儲存的壓力勢能轉換回電能，供應電網。
整個儲能系統(tǒng)不僅提高了能源利用效率，還有助于平衡電網負荷，減少棄風棄光現(xiàn)象，增強電網的穩(wěn)定性和可靠性。
2.2 壓縮空氣儲能技術分類及對比分析
壓縮空氣儲能主要技術分類及對比匯總表，如表3所示。從技術特點與效率來看，傳統(tǒng)補燃式CAES雖技術成熟，但高碳排放與低效率嚴重違背我國“雙碳”目標，應逐步退出市場。AA-CAES在環(huán)保性(零碳排放)與效率(55%~75%)上表現(xiàn)突出，且中國已建成示范項目(如江蘇金壇)，具備規(guī)模化推廣基礎，是當前最適合中國發(fā)展的技術路徑。其高溫儲熱路線可進一步提升儲能密度，需重點突破材料與溫控技術。LAES與SC-CAES在儲能密度和效率潛力上具備優(yōu)勢(LAES設計效率達85%，SC-CAES理論效率70%)，但系統(tǒng)復雜性與高成本制約商業(yè)化。建議優(yōu)先推進LAES的國產化應用(如青海格爾木項目)，同時探索超臨界設備制造技術。UW-CAES與D-CAES分別依托水體靜壓和分布式部署，適合電網靈活調節(jié)與區(qū)域能源協(xié)同，但技術成熟度低、成本高，需結合海洋工程與智能電網技術長期培育。I-CAES理論效率極高，但設備要求苛刻且實際效率不足45%，短期內難以落地。
表3 壓縮空氣儲能主要技術分類及對比匯總表
總體來看，我國對于壓縮空氣儲能技術的探索，短期內應該以AA-CAES為核心，加速高溫儲熱材料國產化與鹽穴儲氣技術推廣，支撐風光基地配套儲能。中期階段需要推動LAES與SC-CAES示范項目規(guī)?；档拖到y(tǒng)成本，布局城市電網與高密度儲能場景。長期來看，需要探索UW-CAES與D-CAES的工程化應用，結合虛擬電廠與多能互補模式，構建靈活、低碳的新型儲能體系。
2.3 壓縮空氣儲能主要儲氣方式
儲氣設施是壓縮空氣儲能系統(tǒng)中儲存高壓空氣的關鍵部分，其設計和選擇對系統(tǒng)的效率、經濟性和可靠性至關重要。理想的儲氣系統(tǒng)應具有大容量、高密封性和良好的穩(wěn)定性。儲氣方式具有多種類型，通?？煞譃榈叵?、地面和水下三種系統(tǒng)，具體包括天然地下洞穴(如鹽穴)、廢棄油氣藏、人工硐室、金屬容器和復合材料容器等7類，不同儲氣方式示意如圖4所示。
圖4 不同儲氣方式示意圖
每種儲氣方式都有其獨特的特點和適用場景，同時也面臨著各自的挑戰(zhàn)，不同儲氣方式特點分析如表4所示。鹽穴儲氣技術成熟且經濟性高，是目前國內外主流儲氣方式，但顯著依賴鹽礦資源的地理位置，適合鹽層豐富的地區(qū)。廢棄油氣藏儲氣具有成本效益和環(huán)保優(yōu)勢，但需復雜地質評估，適用于油氣資源枯竭區(qū)，是資源再利用的優(yōu)選路徑。人工硐室儲氣靈活性高，可在無天然洞穴地區(qū)部署，但初始投資和密封維護成本較高，適合硬巖層分布廣泛的區(qū)域。含水層儲氣規(guī)模潛力大且分布廣，但泄漏風險與監(jiān)測難度限制了其推廣，需針對我國特殊地質條件開展可行性驗證。廢棄礦井巷道儲氣通過改造廢棄礦井實現(xiàn)資源再利用，儲氣容量大，但需解決地質穩(wěn)定性問題，適合礦區(qū)轉型場景。金屬材料儲氣靈活性強，適合小型或分布式儲能項目，但效率低、成本高，需結合高精度透平設備優(yōu)化設計。復合材料儲氣適配水下儲能等特殊場景，安裝便捷，但長期可靠性待驗證，適合技術示范與局部試點。
表4 不同儲氣方式特點分析表
選擇合適的儲氣方式需要綜合考慮地理位置、地質條件、經濟性和技術可行性等因素。為推動壓縮空氣儲能技術的規(guī)?；l(fā)展，應優(yōu)先發(fā)展鹽穴儲氣與廢棄油氣藏儲氣，充分利用我國豐富的鹽礦與枯竭油氣田資源，從而有效降低儲氣成本。針對無鹽層地區(qū)，需積極推動人工硐室儲氣與金屬材料儲氣技術的發(fā)展，以滿足分布式儲能的需求。同時，應加強技術創(chuàng)新，探索復合材料儲氣與含水層儲氣的工程化應用，著力突破泄漏監(jiān)測與材料耐久性等技術瓶頸，為壓縮空氣儲能技術的廣泛應用提供堅實的技術支撐。
3 壓縮空氣儲能多維度應用與發(fā)展?jié)摿Ψ治?/strong>
3.1 電源側：可再生能源規(guī)模化并網的支撐者
隨著我國能源轉型的加速推進，可再生能源在電力系統(tǒng)中的占比不斷提升。然而，風能和太陽能資源主要集中在西北地區(qū)，而當?shù)氐碾娔芟{能力有限，導致棄風、棄光現(xiàn)象時有發(fā)生。為解決這一問題，配備相應比例的儲能系統(tǒng)是解決風電和光伏發(fā)電并網問題的有效途徑。儲能系統(tǒng)能夠在電網無法消納風電和光伏發(fā)電時，將原本會被棄掉的電能儲存起來，有效避免棄風、棄光，從而提高新能源的消納水平。通過儲能裝置及其配套設備，并輔以有效的協(xié)調控制手段，可以打造新能源基地，確保并網系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
近年來，新能源配套儲能政策推動了電源側儲能發(fā)展，多個省份明確新能源配儲要求，配儲比例普遍提升至10%~30%，時長多為2~4 h。共享儲能模式在2023年興起，寧夏、內蒙古已建成多個百兆瓦級共享儲能電站，推動了風光儲一體化發(fā)展。然而，近期國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布的《關于深化新能源上網電價市場化改革 促進新能源高質量發(fā)展的通知》提出，不得向新能源不合理分攤費用，不得將配置儲能作為新建新能源項目核準、并網、上網等的前置條件。在這樣的政策背景下，新能源項目的推進更加注重合理性和市場規(guī)律。各地在發(fā)展新能源時，將更加注重通過技術創(chuàng)新和市場機制來提升新能源項目的競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。同時，國家鼓勵通過合理的政策引導和市場機制，促進新能源項目的高質量發(fā)展，推動能源轉型和可持續(xù)發(fā)展。
在技術層面，大規(guī)模壓縮空氣儲能(CAES)項目加速落地。2022年，江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目(60 MW/300 MWh)正式投運，效率達62%；青海格爾木液態(tài)空氣儲能項目(60 MW/600 MWh)進入調試階段，設計效率為75%~85%，成為全球最大液態(tài)空氣儲能工程。同時，高溫儲熱技術也取得突破，有團隊研發(fā)的新型熔融鹽儲熱材料耐溫性能>600 ℃，將其應用于先進絕熱壓縮空氣儲能(AA-CAES)系統(tǒng)，可大幅提高系統(tǒng)效率，降低熱損失。
為優(yōu)化經濟性，一方面可推動鹽穴儲氣標準化開發(fā)，利用廢棄油氣藏或礦井降低儲氣成本；另一方面，政策補貼支持也至關重要。近年來，國家在儲能領域不斷完善相關政策機制，通過容量補償機制等多種方式支持新型儲能技術的發(fā)展。例如，2024年國家發(fā)展改革委和國家能源局印發(fā)的《電力系統(tǒng)調節(jié)能力優(yōu)化專項行動實施方案(2025—2027年)》強調了優(yōu)化電力系統(tǒng)調節(jié)能力和儲能設施建設的重要性。此外，部分地區(qū)也在探索通過市場機制和政策引導，推動儲能項目的經濟性提升。
3.2 電網側：電力系統(tǒng)靈活性與安全的賦能者
在新型電力系統(tǒng)建設的背景下，高比例新能源并網給電網帶來了巨大挑戰(zhàn)。2023年我國風光裝機占比已超30%，電網頻率波動加劇，亟須快速響應儲能技術。壓縮空氣儲能憑借其秒級調頻能力(響應速度<500 ms)，成為替代燃機調頻的主力技術之一。此外，南方電網在廣東開展了多項黑啟動技術試點，驗證了在極端天氣下電網快速恢復供電的能力，有力地支撐了極端天氣下的電網韌性。
技術升級與場景拓展也在不斷推進。國家電網公司積極探索多種儲能技術的融合應用，推動儲能技術與電力系統(tǒng)的深度結合。例如，國家電網在多個地區(qū)開展了電化學儲能電站的示范項目，通過優(yōu)化儲能選型與配置方法，滿足電網調峰、調頻等需求。同時，火電退役改造也成為新的發(fā)展方向，在現(xiàn)有火電機組的基礎上，通過耦合可再生能源發(fā)電和儲能裝置進行改造，開發(fā)新型發(fā)電系統(tǒng)，不僅可以在一定程度上降低碳排放量，還能提升可再生能源的消納能力，并顯著提高火電機組的靈活性。
在市場機制方面，《電力輔助服務管理辦法》明確CAES可參與調頻、調峰、備用等市場交易，還完善了補償方式與分攤機制，按照“誰提供、誰獲利；誰受益、誰承擔”的原則，確定補償標準和分攤機制。此外，容量租賃機制也在逐步完善。2023年8月，江蘇省發(fā)展改革委印發(fā)《新型儲能項目高質量發(fā)展的若干措施(征求意見稿)》，提出建立獨立新型儲能項目的容量租賃市場。新能源企業(yè)可通過租賃或購買獨立儲能項目容量的方式落實配建儲能要求，相關價格和費用由各投資主體自主協(xié)商確定。
3.3 用戶側：分布式能源與需求響應的協(xié)同者
用戶側作為電能“發(fā)-輸-配-變-用”的最后一個環(huán)節(jié)，直接消耗電能以服務經濟社會發(fā)展。其儲能需求主要來自降低用電成本和提高用戶側電能可靠性等方面。近年來，國家電網在浙江、江蘇等地推廣虛擬電廠(VPP)平臺，聚合用戶側儲能資源(如工業(yè)園區(qū)儲能系統(tǒng))，參與需求響應，通過峰谷電價差套利和需求響應激勵，顯著降低用戶用電成本。此外，冷熱電聯(lián)供(CCHP)也成為用戶側儲能的重要應用場景。上海臨港國際文化產業(yè)園投運了基于燃氣發(fā)電的CCHP能源站，綜合能源利用率超88%，具備良好的燃料靈活性和高效性能。
技術與商業(yè)模式創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)。華為推出智能組串式儲能系統(tǒng)，支持即插即用，適配數(shù)據(jù)中心、5G基站等場景。用戶側CAES還可通過分時電價(如廣東峰谷價差達0.8元/kWh)與綠電交易(溢價0.05~0.1元/kWh)疊加收益，投資回收期縮短至6~8年。
政策與標準支持也在不斷完善。2023年北京、深圳等地對用戶側儲能按500~800元/kW給予一次性補貼，并減免容量電費。此外，國家能源局發(fā)布的相關技術規(guī)范明確了多能互補系統(tǒng)的協(xié)同運行要求，為用戶側儲能的發(fā)展提供了有力的政策保障。
4 壓縮空氣儲能技術挑戰(zhàn)與瓶頸分析
4.1 效率與成本問題
壓縮空氣儲能(CAES)在實際應用中面臨效率和成本的雙重挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)CAES系統(tǒng)的能量轉換效率通常在40%~50%之間，而先進的絕熱壓縮空氣儲能(AA-CAES)系統(tǒng)雖有所提升，但仍需進一步優(yōu)化熱管理系統(tǒng)和絕熱材料以降低成本。CAES系統(tǒng)的建設成本較高，主要包括壓縮機、膨脹機、儲氣裝置和熱交換設備等關鍵部件的費用，以及土建和安裝費用。運行維護成本也不容忽視，包括設備檢修、部件更換和系統(tǒng)監(jiān)控等。上述因素制約了CAES技術的市場競爭力，使其在與其他主流儲能技術(如鋰離子電池儲能)競爭時處于相對劣勢地位。
為提高效率和降低成本，需從多個方面進行技術創(chuàng)新和優(yōu)化。一方面，通過改進壓縮和膨脹過程的熱力學效率，開發(fā)高效的熱回收和熱管理技術；另一方面，優(yōu)化儲氣裝置的設計和材料選擇，降低儲氣成本。此外，政策支持和市場機制的完善對CAES技術的推廣具有重要意義，例如通過補貼政策降低建設成本，通過合理的電價機制提高經濟性。
4.2 環(huán)境影響與生態(tài)風險
CAES系統(tǒng)的建設和運行可能對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)產生影響。項目建設需要占用土地，尤其是地面儲氣罐和地下空間儲氣設施的建設，可能導致土地資源占用和生態(tài)系統(tǒng)破壞。儲氣設施的建設還可能存在引發(fā)地質災害風險，如地面沉降和地震活動。運行過程中，CAES系統(tǒng)的壓縮和膨脹過程會產生噪聲污染，熱排放可能影響局部環(huán)境溫度，使用的化學物質(如冷卻液和潤滑劑)若處理不當，可能對土壤和水體造成污染。
為降低環(huán)境和生態(tài)影響，需在項目規(guī)劃和建設階段充分考慮環(huán)境因素，進行科學選址和設計。例如，優(yōu)先選擇鹽穴、廢棄油氣田等已有地質空間作為儲氣設施，減少土地占用和生態(tài)破壞。同時，采用先進的隔音技術和熱管理技術，降低噪聲和熱排放對環(huán)境的影響，并加強對運行過程中化學物質的管理，確保其安全處理和排放。
4.3 市場化收益模式不足
CAES技術的市場化應用受到收益模式不足的限制。目前，CAES系統(tǒng)的收益主要依賴于電力市場的輔助服務和容量租賃等有限模式。例如，山東模式下的容量租賃通過向新能源企業(yè)收取固定容量費獲取收益，但其收益水平和穩(wěn)定性受政策調整和市場需求影響較大。此外，參與電力現(xiàn)貨市場的現(xiàn)貨套利也是潛在收益來源之一，但電力現(xiàn)貨市場的價格波動較大，增加了CAES系統(tǒng)參與市場的風險。
為提高CAES系統(tǒng)的市場化收益能力，需進一步完善商業(yè)模式和市場化路徑。一方面，通過政策支持和市場機制創(chuàng)新，拓展CAES系統(tǒng)的收益渠道，例如完善電力輔助服務市場，提高CAES系統(tǒng)在調頻、調峰、備用等服務中的補償標準。另一方面，推動CAES系統(tǒng)與新能源發(fā)電、分布式能源等的協(xié)同發(fā)展，形成多元化的收益模式，例如通過構建虛擬電廠(VPP)平臺，整合CAES系統(tǒng)與其他分布式能源資源，參與綜合能源服務市場。
同時，面對政策波動和技術迭代等風險，CAES系統(tǒng)的運營企業(yè)需靈活調整戰(zhàn)略。例如，關注政策動態(tài)，及時調整儲能系統(tǒng)的配置和運營模式，以適應政策變化。此外，隨著儲能技術的不斷發(fā)展，CAES系統(tǒng)需通過技術創(chuàng)新和成本優(yōu)化，提升自身競爭力，確保在市場中的可持續(xù)發(fā)展。
5 未來展望
壓縮空氣儲能(CAES)技術作為支撐可再生能源并網消納和新型電力系統(tǒng)建設的重要手段，具有廣闊的發(fā)展前景。然而，要實現(xiàn)其大規(guī)模應用和可持續(xù)發(fā)展，仍需在技術創(chuàng)新、商業(yè)模式、生態(tài)協(xié)同和國際合作等方面持續(xù)發(fā)力。以下是未來發(fā)展的主要方向和建議：
（1）技術創(chuàng)新路徑：未來，壓縮空氣儲能(CAES)技術將聚焦于高效核心設備的研發(fā)，如壓縮/膨脹一體化機組和高溫儲熱材料的國產化，以提升系統(tǒng)效率并降低成本。同時，智能化調度系統(tǒng)的引入將優(yōu)化儲能系統(tǒng)的充放電策略，提高運行靈活性和經濟性。此外，等溫壓縮技術的小型化、液化空氣儲能(LAES)和超臨界壓縮空氣儲能(SC-CAES)的示范應用，以及CAES與其他儲能技術的融合，將成為技術創(chuàng)新的重要方向，助力CAES技術在多元儲能體系中發(fā)揮更大作用。
（2）模式與機制優(yōu)化：在商業(yè)模式和市場機制方面，虛擬電廠(VPP)平臺將成為整合CAES資源的關鍵工具，通過多場景儲能資源的協(xié)同優(yōu)化，提升整體利用效率和收益水平。共享儲能模式和容量租賃機制的完善將進一步拓展CAES的收益渠道，而將儲能容量納入綠電交易體系和探索“儲能容量銀行”機制，將為CAES的市場化發(fā)展提供新的機遇。同時，政策支持和市場機制的完善，如補貼政策和電價機制的優(yōu)化，將為CAES技術的商業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展提供有力保障。
（3）生態(tài)協(xié)同與國際合作：生態(tài)協(xié)同方面，制定CAES技術標準與安全規(guī)范，推動行業(yè)標準化發(fā)展，確保技術的可靠性和安全性。同時，CAES技術將與氫儲能、電化學儲能等多技術融合，構建低碳、高效的能源存儲體系，并加強與能源互聯(lián)網、智能電網的協(xié)同創(chuàng)新，提升能源系統(tǒng)的整體靈活性和穩(wěn)定性。國際合作方面，對接國際能源署(IEA)儲能聯(lián)盟，推動技術標準互認，加強與發(fā)達國家的技術交流與合作，引進先進技術和經驗，提升我國CAES技術的國際競爭力。
