新型壓縮空氣儲能技術崛起，助力能源轉型破局

在全球加速邁向碳中和的進程中，可再生能源的大規模應用成爲關鍵。但太陽能、風能等存在間歇性和波動性問題，讓儲能技術成爲了實現能源穩定供應的 “剛需”。壓縮空氣儲能（CAES）技術，憑藉其獨特優勢，正逐漸成爲儲能領域的 “潛力股”，有望爲能源轉型困境帶來破局之策。

傳統的壓縮空氣儲能技術已發展多年，德國的 Huntorf 和美國的 McIntosh 兩座電站是其代表。不過，它們在運行過程中需消耗化石燃料，不僅不環保，效率也有待提高。如今，新型的先進壓縮空氣儲能技術已嶄露頭角，包括絕熱壓縮空氣儲能（ACAES）、等溫壓縮空氣儲能（ICAES）、液態空氣儲能（LAES）、超臨界壓縮空氣儲能（SC-CAES）、水下壓縮空氣儲能（UWCAES）等。這些新技術擺脫了對化石燃料的依賴，在提升效率和降低成本方面表現出巨大潛力。

以 ACAES 爲例，它能存儲壓縮過程中產生的熱量並在放電時重新利用，避免了傳統技術的熱量浪費問題。在理論層面，其循環效率可達 70% - 80% 。我國已成功建設多個不同規模的 ACAES 示範項目，如 100MW 的項目正在張北市調試，這標誌着該技術正向商業化邁進。ICAES 則通過特殊的熱管理系統，實現了近乎等溫的壓縮和膨脹過程，理論效率高達 90% 。美國橡樹嶺國家實驗室的相關實驗裝置，在一定條件下實現了 66% - 82% 的循環效率，展示出該技術的應用前景。

LAES 技術將空氣液化儲存，大幅減小了儲存體積，能量密度顯著提升。英國的相關公司已建成多個示範項目，50MW/250MW・h 的商業項目預計 2024 年投入運營，未來有望在大規模儲能領域發揮重要作用。SC-CAES 結合了 ACAES 和 LAES 的優點，利用超臨界流體特性提升系統性能，其能量密度比傳統 CAES 大 20 倍左右，展現出獨特的優勢。UWCAES 則將壓縮空氣存儲在水下，利用水壓維持穩定壓力，系統效率較高，且在海洋能源存儲方面具有獨特的應用場景。

這些先進的 CAES 技術還能與其他系統 “聯手”，發揮更大的作用。它們可以和燃氣輪機、煤電廠等傳統發電系統結合，回收餘熱，提升能源利用效率；也能與風能、太陽能等可再生能源搭配，有效平衡能源供應的波動。此外，CAES 還能和其他儲能技術，如飛輪儲能、抽水蓄能等組成混合儲能系統，滿足不同場景下的多樣化需求。

不過，CAES 技術要實現大規模商業化應用，仍面臨一些挑戰。在技術成熟度方面，部分技術還處於理論研究和實驗階段，需要進一步的研發和示範項目來驗證和完善。經濟成本也是一個關鍵因素，儘管其理論成本具有競爭力，但實際的投資成本仍需進一步降低。政策支持同樣不可或缺，目前相關的市場模式和政策機制還不夠完善，需要政府出臺更多鼓勵政策，推動其發展。

總體而言，壓縮空氣儲能技術前景廣闊。隨着技術的不斷進步、成本的降低以及政策的支持，它將在可再生能源存儲和電網穩定運行中扮演重要角色，助力全球能源轉型目標的實現，爲人類可持續發展提供堅實的能源保障。

來源: Engineering