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2025-08-27 11:32
■ 中国工业报记者 王棕宝
“我宣布,中国能建压气储能人工硐室成套技术研发——取得全面成功!”8月17日,湖南长沙大泽湖海归小镇研发中心内,万明忠面对镜头和与会者坚定而激动地宣布,人工硐室成套技术研发取得突破性进展。
中国工业报记者在发布会现场了解到,中国能建数科集团不仅成功建设了世界最大人工硐室储气原位试验平台,更在储气密封循环试验中突破18兆帕,创下“五项世界纪录”和“八大首创成果”。中国能建首席专家,数科集团党委书记、董事长万明忠表示,这意味着我国压缩空气储能实现了从理论构想到工程实践的重大跨越,真正把“学术设想”变为“实打实的技术”,催生出崭新的生产力。人工硐室成套技术研发全面成功不仅可用于存储高压空气,加速推动压气储能行业规模化、产业化发展,更可扩展至氢气、天然气、氨气、石油等多种战略能源储备实现“多能并储”,为未来国家能源安全与清洁转型提供底层支撑。
构建新型电力系统的重要支撑
截至今年6月,全国风光电装机容量已达16.73亿千瓦,而7月份,全国最高用电负荷为15.0亿千瓦,装机量与最大负荷比高达1.1,反映出风光电等波动性电源占比已处于高位。对此,清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任何继江博士对中国工业报表示,“国际与国内实践均表明,随着风光发电渗透率不断提高,电力系统安全运行面临日益严峻的挑战。”
何继江表示,新型电力系统的建设对长时储能的需求越来越强烈,这已成为全球能源转型中的共同趋势。“无论是从国际经验还是国内现实来看,推动长时储能规模化发展已不再是一种可选方案,而是新型电力系统构建中不可或缺的一环。它既是保障电网稳定运行、提升可再生能源消纳能力的关键技术手段,也是实现能源结构绿色转型和电力系统高质量发展的关键支撑。”
华北电力大学能源互联网研究中心副主任、教授、博导王永利接受中国工业报采访时进一步表示,压气储能特别适用于大规模、长时储能场景,能够有效平抑风光发电的波动性,提升电网对可再生能源的消纳能力,是构建新型电力系统的关键支撑技术。
作为中央企业中国能建“数字化转型和科技强企”的主要载体,中国能建数科集团(以下简称“数科集团”)率先开展长时物理储能科研化、工程化、产业化发展研究,自主打造形成“中国能建压气储能系统解决方案”(又称“能储一号”),引领我国新型储能技术达到世界领先水平。2025年初,湖北应城300兆瓦级压缩空气储能电站实现全容量并网发电,这标志着世界首个具备大规模非补燃压缩空气储能完整自主知识产权的新型长时物理储能解决方案取得重大突破。
万明忠在接受中国工业报独家专访时表示,以“能储一号”为代表的长时储能具有长时间、大容量、强构网等特性,对于解决新型电力系统,高比例的可再生能源、高比例的电力电子设备“双高”问题、大规模新能源的随机性、间歇性、波动性“三性”问题和电源结构、生产消纳、网源时空、储能周期错配的“四大错配”问题至关重要,是构建新型电力系统的重要支撑。
“压气储能在新型电力系统中被赋予‘稳定器’和能源转型‘助推器’的战略定位,在应对新能源消纳、电网调峰和跨季节储能等关键挑战方面具有不可替代的作用。”联储证券研究院副院长沈夏宜对中国工业报表示,其突出优势包括单机规模大、持续放电时间长、系统寿命久、全生命周期成本低以及零碳排放,不仅可显著提升电网对风光波动的调节与适应能力,在选址方面也因对地理条件依赖较低而展现出高度灵活性,从而成为支撑高比例可再生能源接入和保障电力系统安全稳定运行的关键技术。
“在压缩空气储能领域,人工硐室储气技术路线是行业中的“皇冠”,而人工硐室密封科技,更是‘皇冠上的明珠’!”万明忠介绍,相比于湖北应城的地下盐穴储气,人工硐室储气具有更广阔的发展前景。 它是“小切口解决大问题”的典型实践,可为新型能源体系建设提供重要支撑。
据悉,此次中国能建数科集团在人工硐室成套技术研发取得的突破性进展,不仅拓展压缩空气储能电站的选址范围,还有望大幅降低人工硐室的成本。8月17日上午,中国工业报记者跟随实验室考察组来到来到位于长沙市望城区桥驿镇的中国能建压气储能人工硐室实验室现场。中国工业报在现场了解到,该实验室总投入近一亿元,新开挖地下空间达九千立方米,建有两座超大型地下深部原位试验洞,最大埋深110米,最高试验压力达20兆帕。可同时采集声、光、热、力、流五大类数据,传感器测点超九千个。
“中国能建望城压气储能人工硐室实验平台是大型原位试验平台,具有四个特别明显的优势。”中能建深地技术(湖北)有限公司党委副书记、总经理纪文栋介绍道,
一是采用真实气压环境,相比采用水加压,空气加压虽然难度巨大,但可精准模拟储气库充放气过程,可揭示温度场、流体场的关键规律;
二是依托真实地层,研究实际围岩环境条件下的洞室稳定性,给选址、设计、建设提供更准确参数;
三是采用真实支护与密封结构,规避模拟材料和模型缩尺问题,研究成果可直接工程化应用;
四是模拟真实运行工况,考虑电网调度、环境温湿度等因素,模拟电站真实的充放气工况,为电站运行方案提供支撑。
压缩空气储能领域专家、中国能建一级管理专家,数科集团党委委员、副总经理李峻在接受中国工业报记者采访时则表示,此次人工硐室储气库试验取得重大成功,是大幅度拓展压气储能电站选址范围的必由之路,是推动新型储能科技创新与产业创新深度融合的有效手段,是推动全球能源绿色低碳转型的硬核技术。该技术不仅支撑高压空气存储,还可广泛应用于氢气、天然气、氨气、油气等战略物资存储,为“源网荷储”一体化、氢能产业化及油气战略储备提供跨领域支撑,开启“多能并储”新格局。
有望成为下个十年“新新三样”有力竞争者
国家发展改革委、国家能源局联合发布的《“十四五”新型储能发展实施方案》明确,将压缩空气储能列为重点发展的新型储能技术,要求推动百兆瓦级技术工程化应用,并纳入国家新型储能标准体系建设。在《新型储能制造业高质量发展行动方案》中,压缩空气储能被定位为“长时储能技术”的代表,要求提升其技术经济性和系统效率,以支撑电网对大规模、长时储能的需求。8月26日,国家能源局副局长万劲松在国新办举行的新闻发布会上表示,“十四五”期间,国家统筹谋划新型储能、氢能等新兴产业发展,促进产业创新生态和发展环境持续优化。截至今年上半年,我国新型储能装机规模约9500万千瓦,5年增长了将近30倍,相当于给新型电力系统配上了“巨型充电宝”。
何继江博士对中国工业报表示,现在,电化学储能已成为中国助力全球碳中和进程的新三样之一(全球碳中和进程中的“新三样”通常指新能源汽车、锂电池、光伏产品)。乐观估计,压缩空气储能有望成为下个十年的“新新三样”的有力竞争者。
行百里半九十,在万明忠看来,中国能建压气储能系统解决方案这项科技成果得到广泛应用还有很多路要走,要推动科技创新与产业创新深度融合,真正实现工程化落地,才能从“实验室”走向市场,为新型电力系统、新型能源体系建设增添动力。万明忠介绍,
如今,数科集团已同步把多项科技成果应用于全球首次采用人工硐室作为储气系统的300MW级甘肃酒泉压缩空气储能项目,实现科技成果与工程应用的“同频同步”。
未来,数科集团将协同各方共同推进科技创新加大技术攻关和成果转化,打造一批好项目,合力开创新型储能产业高质量发展新格局,为促进全球能源绿色低碳 转型作出新的更大贡献。
王永利在接受中国工业报采访时则认为,当前,压缩空气储能的单位投资成本介于抽水蓄能和电化学储能之间,其全生命周期度电成本也处于相近区间的中等偏上水平。尽管绝对成本并非最低,但相较于受地理条件严重制约的抽水蓄能和循环寿命相对较短的电化学储能,压缩空气储能在选址灵活性和长时储能能力方面表现突出。因此,在综合考虑适用场景、技术寿命和全周期经济性等因素后,压缩空气储能在项目经济性上仍展现出独特的竞争力和应用优势。
在王永利看来,压气储能系统解决方案在商业化推广模式中,当前主要有三种路径较为成熟且各具优势:
其一,“共享储能”模式由第三方投资建设储能设施,并为周边多个新能源场站提供容量租赁与服务,能够显著提高储能利用率,降低新能源企业的初始投资压力,兼具经济性与集约性;
其二,“新能源+储能”一体化模式通过风电、光伏与储能的协同配置,有效平滑新能源出力波动,提升电网可调度性,减少弃风弃光,是目前推动储能规模化应用的重要现实路径;
其三,“独立储能”电站则以独立主体身份参与电力市场,既可进行电能量交易,也可提供调频、备用等辅助服务,通过多元化的市场收益机制形成可持续商业模式,增强项目盈利能力和投资吸引力。
“这三种模式分别从集约共享、源网协同和市场交易等不同角度推动压缩空气储能商业化,共同拓展其应用场景与经济价值。”王永利对中国工业报记者说。
“压气储能有望加速实现规模化与产业化发展,成为支撑新能源消纳和新型电力系统构建的关键力量。预计到2030年,我国压气储能装机规模将达到43GW。”联储证券研究院研究员刘博宸在接受中国工业报采访时表示,为实现这一目标,当前亟需从三方面推进:
在政策层面,应建立健全电价补偿机制与专项扶持政策;
在技术层面,需重点突破系统效率与成本控制瓶颈;
在机制层面,应积极推动电网侧共享储能模式建设并完善市场化交易规则。