全球能源轉(zhuǎn)型、風(fēng)光等新能源滲透率的快速攀升推動(dòng)了多元化儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用，也促使市場(chǎng)對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間、大規(guī)模儲(chǔ)能的需求增多，在這一領(lǐng)域，除了抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能、熔鹽儲(chǔ)能外，液態(tài)空氣儲(chǔ)能正在2024年加速崛起。

優(yōu)勢(shì)明顯的儲(chǔ)能技術(shù)

液態(tài)空氣儲(chǔ)能是新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的三大技術(shù)路徑之一，該項(xiàng)技術(shù)借助于空氣降溫液化技術(shù)，通過(guò)添加流程使空氣以液態(tài)形式儲(chǔ)存。

儲(chǔ)能時(shí)，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)的高壓空氣進(jìn)入回?zé)崞鹘禍睾徒祲涸O(shè)備進(jìn)行液化，被液化的常壓低溫液態(tài)空氣儲(chǔ)存在儲(chǔ)液罐中;釋能時(shí)，液態(tài)空氣經(jīng)過(guò)低溫泵升壓、回?zé)崞魃郎?，然后進(jìn)入燃燒室，與燃料混合燃燒后進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功。

相比鋰電池儲(chǔ)能，液態(tài)空氣儲(chǔ)能不需要使用稀有材料，制造成本相對(duì)較低，且該項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)使用空氣作為介質(zhì)，不產(chǎn)生污染物，是一種清潔的儲(chǔ)能方式，設(shè)計(jì)上，液態(tài)空氣儲(chǔ)能較為安全，沒(méi)有爆炸或泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

相比較傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、抽水蓄能等受制于地理?xiàng)l件的儲(chǔ)能技術(shù)，液態(tài)空氣儲(chǔ)能選址靈活，規(guī)?？纱罂尚。瑹o(wú)需使用大量高壓容器，可與LNG、空分、光熱、傳統(tǒng)電廠等多種形式能源耦合,廣泛應(yīng)用于可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰、分布式能源和綜合能源服務(wù)等領(lǐng)域。

此外，液態(tài)空氣儲(chǔ)能的儲(chǔ)能密度是壓縮空氣儲(chǔ)能的10-40倍，可以在較小的容器中儲(chǔ)存更多的能量。

除了能供電，液態(tài)空氣儲(chǔ)能還能供應(yīng)生活熱水或冬季采暖，夏季供冷，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的最優(yōu)化，是鋼鐵廠、化工廠、水泥廠等工商業(yè)場(chǎng)景理想的高效能源利用解決方案。

多個(gè)領(lǐng)域迎重大進(jìn)展

2024年，無(wú)論是政策支持、技術(shù)進(jìn)步還是項(xiàng)目應(yīng)用，液態(tài)空氣儲(chǔ)能都取得了重大進(jìn)展。

項(xiàng)目方面，近日，河北省“揭榜掛帥”全系統(tǒng)液態(tài)空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目已基本建設(shè)完成，并網(wǎng)發(fā)電一次成功，成為我國(guó)第一個(gè)并網(wǎng)發(fā)電的液態(tài)空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，該項(xiàng)目是液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)的重大工程實(shí)踐，它的成功實(shí)施將為液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

另外，位于青海格爾木市60MW/600MWh液態(tài)空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目也已進(jìn)入施工沖刺階段，計(jì)劃于2024年底實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，項(xiàng)目建成投運(yùn)后將成為世界液態(tài)空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域儲(chǔ)能功率最高、儲(chǔ)能容量最大的項(xiàng)目，為沙戈荒地區(qū)發(fā)電側(cè)出力不穩(wěn)定問(wèn)題提供有效解決方案。

技術(shù)方面，壓縮機(jī)作為液態(tài)空氣儲(chǔ)能核心動(dòng)設(shè)備至關(guān)重要，沈鼓集團(tuán)承擔(dān)了青海格爾木項(xiàng)目壓縮系統(tǒng)設(shè)備的供貨任務(wù)，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，開(kāi)發(fā)了全球最大規(guī)模水平剖分式離心壓縮機(jī)組，葉輪直徑達(dá)國(guó)際最大的2米，首創(chuàng)開(kāi)發(fā)國(guó)際單臺(tái)最大流量液體膨脹機(jī)，國(guó)際單臺(tái)最大流量、高揚(yáng)程液空泵，實(shí)現(xiàn)從百千瓦級(jí)到萬(wàn)千瓦級(jí)，液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)?；糯?，填補(bǔ)了大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)空白。

項(xiàng)目建成投運(yùn)后將成為世界液態(tài)空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域儲(chǔ)能功率最高、儲(chǔ)能容量最大的項(xiàng)目，為沙戈荒地區(qū)發(fā)電側(cè)出力不穩(wěn)定問(wèn)題提供有效解決方案。

政策層面，11月22日，國(guó)家能源局綜合司發(fā)布《關(guān)于公示第四批能源領(lǐng)域首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備的通知》，擬將77項(xiàng)技術(shù)裝備列入第四批能源領(lǐng)域首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備名單，儲(chǔ)能領(lǐng)域共有12個(gè)項(xiàng)目入選。

其中包括基于深低溫梯級(jí)蓄冷技術(shù)的60MW液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)及關(guān)鍵裝備，研制單位為中國(guó)綠發(fā)投資集團(tuán)有限公司、中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所、中綠中科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司、哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司、沈鼓集團(tuán)股份有限公司，依托工程為青海格爾木60MW/600MWh液態(tài)空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。

國(guó)際方面，液態(tài)空氣儲(chǔ)能將在英國(guó)實(shí)現(xiàn)10GWh的項(xiàng)目落地。

今年10月，英國(guó)凈零排放和能源安全部(DESNZ)確認(rèn)了一項(xiàng)新計(jì)劃，旨在刺激對(duì)該國(guó)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域的投資，該項(xiàng)計(jì)劃由英國(guó)能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)Ofgem設(shè)計(jì)并實(shí)施第一輪長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的上限與下限機(jī)制，預(yù)計(jì)將于2025年向申請(qǐng)人開(kāi)放。

目前，英國(guó)政府已將液態(tài)空氣儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能和液流電池列為“將受益于投資者支持”的創(chuàng)新技術(shù)。

在英國(guó)這項(xiàng)計(jì)劃推出后，專注于液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)17年的集成商Highview Power宣布，其在英國(guó)建設(shè)四個(gè)2.5GWh液態(tài)空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目的計(jì)劃取得了關(guān)鍵性進(jìn)展，將于2030年投入運(yùn)行，這將有助于英國(guó)政府實(shí)現(xiàn)2030年的凈零排放目標(biāo)。

其中兩座2.5GWh的儲(chǔ)能電站將100%使用液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)，循環(huán)壽命長(zhǎng)達(dá)40年，其儲(chǔ)能能力將超越英國(guó)現(xiàn)有全部電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)施。

11月，英國(guó)森特理克集團(tuán)(Centrica)宣布與Highview Power建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系并投資7000萬(wàn)英鎊，用于開(kāi)發(fā)其位于曼徹斯特Carrington的英國(guó)首個(gè)商業(yè)規(guī)模的液態(tài)空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，這將提高英國(guó)的能源安全并加速向凈零能源的過(guò)渡。

Carrington項(xiàng)目將采用Highview Power專有的液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)建造，儲(chǔ)能容量為300兆瓦時(shí)，輸出功率為50兆瓦，項(xiàng)目如果在2026年投運(yùn)，將成為世界上最大的液態(tài)空氣儲(chǔ)能設(shè)施之一。

仍處于發(fā)展初期

盡管液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在多種儲(chǔ)能技術(shù)中脫穎而出，但缺點(diǎn)也有很多，仍處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期，面臨諸多挑戰(zhàn)。

從效率上看，液態(tài)空氣儲(chǔ)能的能量轉(zhuǎn)換效率基本在40%到60%之間，與電化學(xué)儲(chǔ)能(90%以上)相比，仍存在不小差距，需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)做到更加高效，或者使用了先進(jìn)的絕熱材料和技術(shù)，提升液態(tài)空氣儲(chǔ)能的能量轉(zhuǎn)換效率。

從成本上看，液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)需要復(fù)雜的設(shè)備和工藝流程，包括壓縮機(jī)、蓄熱器、蒸發(fā)器等，這使得系統(tǒng)的建設(shè)成本較高，限制了其商業(yè)化應(yīng)用的規(guī)模，一般情況下不適合太小規(guī)模的應(yīng)用場(chǎng)景，規(guī)模太小，系統(tǒng)效率會(huì)下降，單位成本也會(huì)增加。

但液態(tài)空氣儲(chǔ)能關(guān)鍵設(shè)備，如壓縮機(jī)、低溫膨脹機(jī)、液體泵和膨脹發(fā)電機(jī)等國(guó)產(chǎn)設(shè)備已較為成熟，產(chǎn)業(yè)鏈完備齊全，隨著規(guī)模化推廣應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)的投資成本仍有下降空間。

從技術(shù)上層面看，液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行和控制相對(duì)復(fù)雜，需要考慮多個(gè)環(huán)節(jié)和組件之間的協(xié)調(diào)和優(yōu)化，增加了技術(shù)挑戰(zhàn)，需不斷在技術(shù)研發(fā)上取得新突破。

從政策層面看，液態(tài)空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開(kāi)政策的支持，需要在市場(chǎng)準(zhǔn)入、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、項(xiàng)目示范、盈利模式等方面給予更多的政策引導(dǎo)和支持。