据央视新闻4月25日报道,我国单机容量最大的抽水蓄能电站——浙江天台抽水蓄能电站3号机组顺利投运。天台抽水蓄能电站总装机容量170万千瓦,共安装4台单机容量42.5万千瓦的可逆式水泵水轮发电机组,不仅单机容量位居全球同类在建项目之首,上下水库固定水位差达724米,也是目前在建抽水蓄能电站中的最高值。
在天台抽水蓄能电站单机容量全球之首的背后,是抽水蓄能在整个储能圈的地位,不管全球也好中国也罢,抽水蓄能在所有储能中占了差不多90%。排名第二的是电化学储能,在国内占比9.2%。而在电化学储能中,规模最大的是锂离子电池,占比约90%。
电化学储能虽然占比第二,但与抽水蓄能相比,两者完全没有可比性。抽水蓄能的优势是功率和储能时长,而以锂电池为主的电化学储能,其又是在于反应速度,而在功率和储能时长上,它与抽水蓄能是没法比的。在功率和储能时长上能与抽水蓄能一较高下的,在目前技术中基本就只有压缩空气储能。
压缩空气储能原理也非常简单,它是用低谷电、弃风弃光电,驱动压缩机压缩空气。空气压缩时会放热,所以一般还需要换热器辅助。经过压缩和换热处理,压缩空气就可以进入储气单元,存放起来储存能量。放能的时候烧点儿燃料,让压缩空气升温膨胀,就能推动汽轮机发电了。
这是最原始的一种模式,可以看出它有一个巨大缺陷,就是放能时还要补充化石燃料,这是不清洁的。因此还有一种升级版的非补燃式压缩空气储能,它在储能时能把热也储存起来,放能时再把之前储存的热利用起来,如此达到不需要化石燃料的目的。在这个框架下,如何减少储热耗损、如何提升储气压缩率,就成了技术升级的方向。
那很自然就能想到,如果把空气液化储藏,压缩率是最高的,所以就有了液化空气储能。一提液化空气,换热效率最高的当属超临界状态,这就成了全球工程前沿的超临界压缩空气储能。它利用低谷电力驱动压缩机将空气压缩至超临界状态,同时将压缩产生的热量也储存起来,之后利用冷能将超临界空气液化储存。到放能时,用之前存储的热能来加热,使其进入超临界状态,之后再吸热膨胀做功发电。在这一过程中,液态空气中的冷能会被回收,供下一次空气冷却使用。通过这个设计,就实现了热量的循环利用,解除了对化石燃料的依赖。
因为液态储能密度比气态高,同时也解除了对大型储气室的依赖,可以做到不受地理条件限制,这一优点是抽水蓄能难以比拟的。
最早的压缩空气储能专利1940年国外就有,中国是一直到2010年以后才在这方面发力;而到2020年后的“十四五”时期,全球总共5个压缩空气项目中3个都是中国的。具体到超临界压缩空气储能这条线上,就是中科院热物理所在蓄热式压缩空气储能基础上开发的。
该技术2009年提出,2013年就完成了1.5兆瓦示范项目。截至2024年已经建成国际首套10兆瓦、100兆瓦、300兆瓦示范系统,还孵化了国际首个压缩空气储能独角兽企业,产生直接经济效益45亿元。这个独角兽企业就是中储国能,它的核心是下属的华科超能,该公司在全球压缩空气储能示范项目上,不管功率、容积、还是效率都是世界领先地位。
华科超能目前已经历多轮融资,未来目标是上科创板。相关投资公司有很多,以中科创星、株洲高科、招银国际为首。2026年2月最新消息上,热物理所压缩空气储能效率已经达到惊人的88.1%,稳居国际领先地位。
根据华科超能副总经理2021年一篇报告,到2060年——也就是碳中和计划完成之年,中国新型储能规模将达到750GW。而2025年该值只有40GW,有将近20倍的空间。并且到2030年——也就是十五五末,储能规模就要达到130GW,在2025年基础上要增长2.25倍。抽水蓄能的份额已经很大,那超临界压缩空气储能这种唯一能与抽蓄匹敌的储能模式,未来份额会有多大呢?
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