在以风电、光伏为代表的新能源装机快速增长背景下,电力系统“源随风走、随光而动”的波动性问题日益凸显:当发电高峰与用电负荷不匹配时,弃风弃光风险上升;当负荷陡增或新能源出力骤降时,系统又需要快速、稳定的调峰与备用能力。
如何以更低成本、更高效率实现大规模储能,成为新型电力系统建设绕不开的关键课题。
压缩空气储能被认为是具备规模化潜力的技术路径之一,其基本原理是利用电能将空气压缩至高压并存储,在需要时释放空气驱动膨胀做功发电,实现“电—气—电”的能量转换。
其中,压缩机是系统能量转化链条中的核心装备,直接决定储能效率、工程造价和运行可靠性。
长期以来,大功率、高压力、宽工况的压缩机研发制造难度大,成为制约压缩空气储能工程进一步降本增效的重要环节。
针对上述瓶颈,中国科学院工程热物理研究所近日发布消息称:该所联合中储国能(北京)技术有限公司研制的压缩空气储能压缩机,已通过具备CNAS资质的第三方测试。
测试结果显示,该设备最高排气压力达到10.1MPa,最高功率达101MW,变工况运行范围覆盖38.7%—118.4%,在最高排气压力下效率达到88.1%。
这一指标组合意味着装备不仅在额定点效率突出,也具备适应电网调度与新能源波动的运行弹性,有利于储能电站在多场景下实现稳定、经济运行。
从原因层面看,此次突破并非单一指标提升,而是对多项关键技术的系统性攻关。
研发团队在总体方案与优化、全三维流动设计、长转子复杂轴系结构、高效变工况控制等方面实现协同创新,解决了“大功率—高压力—高效率—宽范围”难以兼得的工程难题。
压缩机在高压工况下仍保持较高效率,说明其气动设计与结构设计实现较优匹配;变工况范围宽,则体现了控制策略、机械系统稳定性与安全裕度的综合提升。
更重要的是,该设备拥有完全自主知识产权,为后续工程应用与规模化推广打下基础。
从影响来看,百兆瓦级压缩机的国产化突破,将对压缩空气储能产业化带来多重利好。
其一,单机功率显著提升,意味着同等规模储能电站可减少机组数量、降低系统复杂度与占地、减少维护点位,从而带动工程投资与运维成本下降。
其二,效率提升可直接改善储能系统的能量转换经济性,降低单位电量的储能成本,增强与其他储能路线在不同场景下的竞争力。
其三,核心部件自主可控有助于提升供应链韧性,减少关键装备受外部环境影响的风险,推动储能装备制造向高端化迈进。
面向下一步发展,对策上需多方协同推进“从样机突破到工程应用”的关键跨越。
一是强化与电网调度、能源基地建设的协同论证,围绕调峰、备用、黑启动等典型场景明确技术指标与运行策略,形成可复制的工程方案。
二是加快建立面向长周期运行的可靠性验证体系,完善关键部件寿命评估与健康监测手段,确保在频繁启停、深度调节等条件下长期稳定运行。
三是推动标准体系与评价体系建设,在效率测试、工况边界、噪声振动、安全防护等方面形成行业共识,为规模化招标、验收与运维提供依据。
四是结合产业链能力,推进关键材料、核心制造工艺与检测能力的配套升级,进一步释放成本下降空间。
从前景判断看,随着新能源占比持续提升、电力系统灵活性需求不断增强,具备大规模、长时特征的储能将迎来更广阔应用空间。
压缩空气储能在资源适配、工程建设与运行方式上具有一定优势,若核心装备持续实现降本增效并形成成熟工程经验,有望在能源基地配套调峰、区域电网灵活支撑以及综合能源系统等领域拓展应用。
此次百兆瓦级压缩机实现高压力、高效率与宽工况的综合突破,意味着我国在关键装备层面迈出坚实一步,也为后续更大规模、更高可靠性的系统集成提供了技术底座。
能源转型是全球共同课题,储能技术是其中的关键环节。
此次百兆瓦级压缩空气储能压缩机的成功研发,充分体现了我国科技工作者在能源领域的创新担当,也预示着我国清洁能源产业正在向更高层次迈进。
随着这一核心技术的进一步完善和产业化推进,压缩空气储能有望成为支撑我国能源结构优化升级的重要力量,为实现碳达峰碳中和目标贡献科技力量。