原创 OREO 力学科普

手机没电了需要充电宝，那如果是电网没电了那又该怎么办呢？在各种储能技术中，有一种“空气充电宝”——压缩空气储能技术，近年来发展势头极为迅猛。4月30日，中国科学院研发的国际首套300兆瓦先进压缩空气储能国家示范电站在山东肥城首次并网发电成功。这是目前国际上规模最大、效率最高、性能最优、成本最低的新型压缩空气储能电站。这一技术虽然起源于国外，但在我国得到了发扬光大，从各项技术指标上看，目前可谓“地表最强”。那么，究竟什么是压缩空气储能技术呢？我们又为什么要发展储能技术呢？

山东肥城300MW先进压缩空气储能国家示范项目全景

我们为什么需要储能？

我们知道，传统的发电方式是火力发电站靠燃烧煤炭发电，但这会产生大量二氧化碳和其他有害废物，并且煤炭矿产也会逐渐枯竭，不可持续。因此我们越来越多地使用太阳能、风能、核能、水力等更清洁、更可持续的能源来发电。从2010年到2022年，中国清洁电力使用比例从26%增长到了48%，几乎翻了一倍。

我国各类电源装机结构

然而，可再生能源和化石能源相比有一个鲜明的特点，或者说缺点，那就是它的不可控性——我们通常讲叫“靠天吃饭”。拿太阳能举例，太阳能只能够在白天发电，而居民用电高峰通常出现在晚上，没有太阳也就没法用太阳能发电。这种时间上的错位问题就导致我们在发展清洁能源的同时，一定要同步发展储能技术。

什么是压缩空气储能技术？

那到底什么是压缩空气储能技术呢？其实它的基本原理很简单，就是在用电低谷的时候通过压缩机把空气压缩成高压空气，就好比我们吹气；将它存储在储气装置中，如下图中的这个气球；在用电高峰的时候释放高压空气，驱动膨胀机，类似我们吹风让风车旋转起来，就可以驱动发电机发电了。然而在工程上，想建起一座兆瓦级别的压缩空气储能电站，可远远不是这么轻描淡写的事情了。

吹气球时，人相当于压缩机，气球相当于储气室

压缩空气电站的基本结构如下图所示，主要包含电动压缩系统、膨胀发电系统、储气系统、热量循环系统这四大系统。其中，储气系统用来储存高压气体，储气设施可以是天然的地质结构，如盐穴、岩石洞穴或废弃矿井，也可以是人工建造的储气罐；电动压缩系统则是在电网负荷低时，利用多余的电能驱动压缩机将空气压缩成高压状态。压缩机是储能系统的核心设备之一，需要具备高温高压的工作环境和频繁启停的能力。

(a)先进压缩空气储能系统流程图；(b)先进压缩空气储能系统效果图

膨胀发电系统则刚好相反，在电网负荷高峰时，释放高压空气通过透平膨胀机，将空气的内能转换为机械能，进而驱动发电机产生电能；由于气体压缩的过程中会产生热量，膨胀的过程中会吸收热量，因此整套装置还需要一套热量循环系统来为其散热与供热。

储能技术还有哪些？

新型储能技术可谓是百花齐放，除了压缩空气储能技术外，还有哪些新型的储能技术呢？

01.抽水储能

抽水储能，简单理解就是有两个水库，一高一低，工作原理是利用上水库和下水库之间的高度落差，在用电低谷的时候，用富余的电能，把山下的水抽到山上，也就相当于把电能转化成了水的势能并储存起来，在用电高峰的时候，再放水发电。抽水蓄能具有技术成熟、储能容量大、系统效率高、运行寿命长、安全性能高等优势，是目前最主流的储能方式。

雅砻江的抽水蓄能电站

02.氢储能

氢储能技术是利用电—氢—电互变性而发展起来的，基本原理就是将水电解得到氢气和氧气。在可再生能源发电系统中，电力间歇产生和传输受限时有发生，利用富余、非高峰或低质量的电力大规模制氢，将电能转化为氢能储存起来，在电力输出不足时，利用氢气通过燃料电池或其他方式转换为电能输送上网，能有效解决当前模式下可再生能源发电并网问题，同时也可将此过程中生产的氢气分配到交通、冶金等其他工业领域中直接利用，提高经济价值。

氢储能应用场景

随着可再生能源的大规模发展和电网规模的不断扩大，储能技术将迎来更广阔的发展空间。先进压缩空气储能技术，以其独特的优势和巨大的潜力，有望成为支撑未来能源转型的重要力量。你还知道哪些新型的储能技术呢？欢迎在评论区留言分享！

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