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2020年6月，國家能源局印發《2020年能源工作指導意見》指出“穩妥有序推進能源關鍵技術裝備攻關，推動儲能技術進步與產業發展。加大儲能發展力度”。大規模長時儲能技術是世界各國科技創新的重要戰略，也是實現技術引領的主要方向。

近年來，全球儲(chu)能(neng)產業得到(dao)快速(su)發(fa)展，電(dian)源側、電(dian)網側和用戶側儲(chu)能(neng)市(shi)場規(gui)模在萬億美(mei)元以上，且每年以9%的速(su)度增長，遠高于全球電(dian)力行業2.5%的增長率。尤其是以風(feng)、光為代(dai)表的可再生能(neng)源迅速(su)發(fa)展為儲(chu)能(neng)行業發(fa)展帶來巨大市(shi)場空間。

截至2019年(nian)底，全國(guo)風電(dian)(dian)(dian)裝機2.1億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)，風電(dian)(dian)(dian)發(fa)電(dian)(dian)(dian)量4057億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)時，占全部(bu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)量的(de)5.5%；光(guang)伏(fu)(fu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)裝機2.04億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)，光(guang)伏(fu)(fu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)量2243億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)時，占全部(bu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)量的(de)3.1%。國(guo)內(nei)外專家(jia)學者一致認為到2050年(nian)，全球(qiu)可(ke)再生能源(yuan)占比將超(chao)過(guo)50%。然而，由于新能源(yuan)間(jian)歇(xie)性和不穩(wen)定(ding)性，可(ke)再生能源(yuan)大規模并網和安全穩(wen)定(ding)地運(yun)行(xing)仍存在壓(ya)力。

大規模(mo)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)技(ji)術的應用能(neng)(neng)(neng)有效(xiao)解決(jue)上述問題(ti)。在(zai)諸(zhu)多(duo)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)技(ji)術中，可以(yi)規模(mo)應用的主要(yao)為抽水蓄能(neng)(neng)(neng)、大容量電池儲(chu)能(neng)(neng)(neng)和(he)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)。抽水蓄能(neng)(neng)(neng)須建在(zai)具有合適地(di)(di)勢差和(he)豐富(fu)水源的非(fei)嚴寒地(di)(di)帶(dai)，受地(di)(di)理條件限(xian)制(zhi)較高；大容量電池儲(chu)能(neng)(neng)(neng)在(zai)經濟性、安(an)全性、循(xun)環壽(shou)命(ming)及廢舊(jiu)電池處理等方面(mian)將面(mian)臨制(zhi)約；壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)具有綠(lv)色、安(an)全、長壽(shou)命(ming)等優點，但遺憾的是其嚴重依賴地(di)(di)理條件，儲(chu)能(neng)(neng)(neng)密度低，難以(yi)廣泛(fan)推(tui)廣。

基于新(xin)(xin)(xin)型(xing)深(shen)冷(leng)科(ke)技的液態空氣儲(chu)能(neng)（LAES）技術(shu)是(shi)實現新(xin)(xin)(xin)能(neng)源并(bing)網消納、合理吸(xi)收低(di)谷電、余熱資源，并(bing)可以(yi)穩定輸出冷(leng)、熱、電及(ji)工業用氣等(deng)多種能(neng)源的新(xin)(xin)(xin)型(xing)儲(chu)能(neng)方法(fa)。

液態空氣儲能技術原理

液態空氣(qi)儲(chu)能(neng)(neng)具(ju)有大(da)規模長時儲(chu)能(neng)(neng)、清潔低碳、安全、長壽命和(he)不受地理條件(jian)限制等突出優(you)點(dian)，其(qi)應(ying)用場景廣(guang)泛，尤其(qi)是(shi)在(zai)可再生(sheng)能(neng)(neng)源消納、電網調峰調頻、黑啟動、分布式能(neng)(neng)源、微網和(he)綜合能(neng)(neng)源服務等領域具(ju)有特(te)別優(you)勢。

從技術(shu)原理(li)看，在儲(chu)能(neng)(neng)階段，儲(chu)能(neng)(neng)系統(tong)利用可再生能(neng)(neng)源電(dian)能(neng)(neng)或(huo)電(dian)網夜(ye)間低谷電(dian)驅(qu)動(dong)壓(ya)縮機壓(ya)縮環境(jing)空氣，高(gao)壓(ya)空氣經蓄(xu)冷器預冷后節流液化，將電(dian)能(neng)(neng)以常壓(ya)低溫液態空氣形式儲(chu)存(cun)，同時(shi)存(cun)儲(chu)壓(ya)縮熱(re)。

在(zai)釋能階(jie)段，液態(tai)空(kong)氣(qi)(qi)經(jing)低溫(wen)泵增壓后，通過蓄(xu)冷(leng)(leng)器(qi)儲存冷(leng)(leng)量并(bing)氣(qi)(qi)化，經(jing)壓縮(suo)熱（可選太(tai)陽能光熱或工業中低溫(wen)余(yu)熱）加熱后，產(chan)生高(gao)壓高(gao)溫(wen)氣(qi)(qi)體(ti)驅(qu)動空(kong)氣(qi)(qi)透平旋轉做功(gong)，帶動發(fa)電(dian)機(ji)發(fa)電(dian)并(bing)網。同(tong)時(shi)，系統(tong)(tong)中富余(yu)的壓縮(suo)熱能可部(bu)分用(yong)于(yu)生活熱水供(gong)應(ying)或冬季(ji)(ji)采暖(nuan)，部(bu)分用(yong)于(yu)吸收式制(zhi)冷(leng)(leng)機(ji)組供(gong)應(ying)空(kong)調(diao)冷(leng)(leng)水用(yong)于(yu)夏季(ji)(ji)供(gong)冷(leng)(leng)。系統(tong)(tong)可根據不同(tong)季(ji)(ji)節(jie)不同(tong)的能量需求靈活調(diao)整(zheng)冷(leng)(leng)熱電(dian)供(gong)應(ying)比(bi)例，實現經(jing)濟性最優。

未(wei)來的(de)液空(kong)儲(chu)能(neng)(neng)電站(zhan)將(jiang)是(shi)一座可實現多(duo)(duo)能(neng)(neng)互補和多(duo)(duo)能(neng)(neng)聯供的(de)智慧綜合(he)能(neng)(neng)源基(ji)站(zhan)。由(you)于(yu)(yu)液態空(kong)氣(qi)(qi)的(de)密(mi)度遠大于(yu)(yu)壓(ya)(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)的(de)密(mi)度，其儲(chu)能(neng)(neng)密(mi)度（單(dan)位(wei)儲(chu)氣(qi)(qi)容積的(de)發電量(liang)）是(shi)壓(ya)(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)儲(chu)能(neng)(neng)的(de)15-20倍(bei)，不(bu)需(xu)要依賴(lai)特殊(shu)地理條件（地下(xia)鹽(yan)穴、礦井），也無需(xu)使用大量(liang)高壓(ya)(ya)容器，系統(tong)無任何(he)安(an)全性問題。正是(shi)基(ji)于(yu)(yu)其顯(xian)著(zhu)優勢，液態空(kong)氣(qi)(qi)儲(chu)能(neng)(neng)有望(wang)成為最(zui)具發展前景的(de)新興能(neng)(neng)源技(ji)術(shu)之(zhi)一，也是(shi)未(wei)來智能(neng)(neng)電網(wang)的(de)主流支撐技(ji)術(shu)之(zhi)一。

低溫蓄冷技術是液空儲能核心

從液(ye)態空氣(qi)儲(chu)能的實踐(jian)看，英國(guo)Highview公司和伯明翰大學(xue)正(zheng)在對液(ye)態空氣(qi)儲(chu)能技術進(jin)行研發(fa)及產(chan)業化(hua)，于2012年在英國(guo)建成350kW/2.5MWh實驗平臺。同時，該團隊于2014年開(kai)始建造5MW/15MWh示范項目，并正(zheng)在美國(guo)開(kai)展50MW/250MWh儲(chu)能電站建設，將在2022年開(kai)始運轉。

在國內，2017年中(zhong)科(ke)院理(li)化所團隊(dui)在廊坊中(zhong)試基地完成了(le)(le)(le)100kW低(di)溫液態空氣儲(chu)能示范平臺的建設，取得了(le)(le)(le)良好的實驗結果(guo)，蓄冷效(xiao)率達(da)到了(le)(le)(le)90%，系統整體效(xiao)率可達(da)60%，達(da)到國際領先水平。

低溫蓄冷(leng)技(ji)術(shu)是液(ye)態空(kong)氣儲能(neng)系(xi)統的核(he)心，決定系(xi)統能(neng)量轉化率。依托(tuo)低溫蓄冷(leng)技(ji)術(shu)可以存儲液(ye)態空(kong)氣復(fu)溫過程中產(chan)生的高品位冷(leng)能(neng)，可以用于(yu)預冷(leng)液(ye)化系(xi)統中的高壓(ya)空(kong)氣，大幅增加了(le)空(kong)氣液(ye)化率。中科(ke)(ke)院理化所在(zai)該領域開(kai)展了(le)多年研(yan)(yan)(yan)究，團(tuan)隊與國家電(dian)網(wang)科(ke)(ke)研(yan)(yan)(yan)團(tuan)隊密(mi)切合作，在(zai)新型(xing)(xing)蓄冷(leng)介質、深低溫冷(leng)能(neng)傳遞機理等基礎研(yan)(yan)(yan)究，以及新型(xing)(xing)蓄冷(leng)工(gong)藝和結(jie)構設計(ji)等方面取得了(le)一系(xi)列原創成(cheng)果。

2020年，團(tuan)隊(dui)搭(da)建(jian)(jian)了(le)(le)500kW級(ji)固相蓄冷(leng)(leng)工(gong)程(cheng)驗(yan)證(zheng)平臺，可實(shi)現大功率模塊化(hua)串、并(bing)聯蓄冷(leng)(leng)；搭(da)建(jian)(jian)了(le)(le)100kW級(ji)混(hun)合工(gong)質(zhi)(zhi)蓄冷(leng)(leng)工(gong)程(cheng)驗(yan)證(zheng)平臺，可實(shi)現多種(zhong)蓄冷(leng)(leng)工(gong)質(zhi)(zhi)的低溫蓄冷(leng)(leng)實(shi)驗(yan)，并(bing)完(wan)成了(le)(le)-160℃溫區(qu)的混(hun)合工(gong)質(zhi)(zhi)測試。

同時，團(tuan)隊完成了(le)液空儲(chu)能(neng)(neng)系(xi)統和風(feng)電(dian)(dian)、太陽能(neng)(neng)光熱(re)、燃氣輪機調峰電(dian)(dian)站、深(shen)度調峰火電(dian)(dian)廠及(ji)LNG接(jie)收(shou)站的(de)深(shen)度耦(ou)合(he)應用研究，建立了(le)多個功率等級基于(yu)液空儲(chu)能(neng)(neng)的(de)多能(neng)(neng)互補和多能(neng)(neng)聯供系(xi)統工程(cheng)化(hua)實施(shi)方案以及(ji)經濟分析(xi)模型，促進了(le)液空儲(chu)能(neng)(neng)技術在智慧綜合(he)能(neng)(neng)源領(ling)域的(de)應用。

建議推進百兆瓦級液空儲能技術研究

針(zhen)對液(ye)態(tai)空氣儲能(neng)(neng)大功率(lv)(lv)，高能(neng)(neng)量轉換效率(lv)(lv)、高可(ke)靠性的需(xu)求，未來建議開展百兆瓦級(ji)高效液(ye)態(tai)空氣儲能(neng)(neng)系統共性關鍵技術(shu)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)，重點部署大功率(lv)(lv)液(ye)態(tai)空氣儲能(neng)(neng)關鍵工藝研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)、冷/熱能(neng)(neng)多級(ji)儲存利(li)用(yong)技術(shu)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)、高效寬工況壓縮/膨(peng)脹技術(shu)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)、系統集成及運行(xing)控制技術(shu)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)。

目前，儲(chu)能(neng)(neng)商(shang)業模式并不(bu)明晰(xi)，且液(ye)態空氣(qi)(qi)儲(chu)能(neng)(neng)技術(shu)尚處于(yu)示范到商(shang)業化應(ying)(ying)用的(de)(de)(de)過渡階段。我們認為，積極開展液(ye)態空氣(qi)(qi)儲(chu)能(neng)(neng)在發電(dian)側(ce)、電(dian)網側(ce)和用戶(hu)側(ce)等不(bu)同應(ying)(ying)用場(chang)景中應(ying)(ying)用分析，將有助于(yu)該技術(shu)的(de)(de)(de)廣泛推廣，獲得(de)能(neng)(neng)源(yuan)投資企業、電(dian)網、用戶(hu)等各方的(de)(de)(de)廣泛支持。同時(shi)，基(ji)于(yu)液(ye)態空氣(qi)(qi)儲(chu)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)大規模長時(shi)儲(chu)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)優勢，在傳統(tong)分散儲(chu)能(neng)(neng)設備(bei)的(de)(de)(de)基(ji)礎上(shang)，研究大規模共享(xiang)儲(chu)能(neng)(neng)將會釋放液(ye)態空氣(qi)(qi)儲(chu)能(neng)(neng)更大的(de)(de)(de)商(shang)業價值。