3、壓縮空氣儲(chǔ)能的工作原理

壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)是以高壓空氣壓力能作為能量儲(chǔ)存形式，并在需要時(shí)通過高壓空氣膨脹做功來發(fā)電的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作過程可分為儲(chǔ)能和釋能兩個(gè)環(huán)節(jié)。

儲(chǔ)能環(huán)節(jié)：壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)利用風(fēng)/光電或低谷電能帶動(dòng)壓縮機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為空氣壓力能，隨后高壓空氣被密封存儲(chǔ)于報(bào)廢的礦井、巖洞、廢棄的油井或者人造的儲(chǔ)氣罐中；

釋能環(huán)節(jié)：通過放出高壓空氣推動(dòng)膨脹機(jī)，將存儲(chǔ)的空氣壓力能再次轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或者電能，傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)在釋能階段需要在燃燒室內(nèi)燃燒化石燃料來加熱空氣，以實(shí)現(xiàn)利用空氣發(fā)電的功能。

4、壓縮空氣儲(chǔ)能的儲(chǔ)存形式

壓縮空氣儲(chǔ)能主要以兩種形式儲(chǔ)存：壓縮空氣蓄能罐和地下儲(chǔ)氣庫。

壓縮空氣蓄能罐

壓縮空氣蓄能罐是將壓縮空氣儲(chǔ)存在大型的氣體容器內(nèi)。這種儲(chǔ)存方式需要考慮儲(chǔ)罐的大小和壓力，以保證罐內(nèi)的空氣能夠有效地驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。

壓縮空氣蓄能罐一般分為兩種類型：鋼制儲(chǔ)氣罐和混凝土儲(chǔ)氣罐。鋼制儲(chǔ)氣罐可以容納更高的壓力，更適合進(jìn)行高強(qiáng)度的儲(chǔ)存，但成本較高。而混凝土儲(chǔ)氣罐成本較低，但需要更大的體積才能儲(chǔ)存同樣的壓縮空氣。

地下儲(chǔ)氣庫

地下儲(chǔ)氣庫是將壓縮空氣儲(chǔ)存在地下洞穴或鹽穴中。這種儲(chǔ)存方式具有較高的儲(chǔ)存能力和安全性，但需要考慮儲(chǔ)存洞穴或鹽穴的地質(zhì)特征和環(huán)境影響等問題。

地下儲(chǔ)氣庫有兩種類型：注入式和抽放式。注入式儲(chǔ)氣庫是將壓縮空氣通過管道注入洞穴或鹽穴中，而抽放式儲(chǔ)氣庫則是通過井或管道將壓縮空氣抽放到儲(chǔ)存區(qū)域。

5、壓縮空氣儲(chǔ)能的分類

一般來說，壓縮空氣儲(chǔ)能可分為以下幾種類型:

機(jī)械壓縮式儲(chǔ)能系統(tǒng)：該系統(tǒng)通過機(jī)械設(shè)備將空氣壓縮儲(chǔ)存，再通過發(fā)電機(jī)將儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)化為電能。

熱力壓縮式儲(chǔ)能系統(tǒng)：該系統(tǒng)通過利用地?zé)峄蛱柲艿葻嵩串a(chǎn)生高溫氣體，再將高溫氣體壓縮儲(chǔ)存，最后利用儲(chǔ)存的能量產(chǎn)生電能。

液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)：該系統(tǒng)將空氣壓縮成液態(tài)，儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中，需要時(shí)通過加熱將液態(tài)空氣轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，再通過渦輪發(fā)電機(jī)將儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)化為電能。

吸附式空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)：該系統(tǒng)通過利用物理或化學(xué)吸附材料將空氣壓縮儲(chǔ)存，需要時(shí)通過熱力或減壓將儲(chǔ)存的能量釋放出來。

6、壓縮空氣儲(chǔ)能的技術(shù)路徑

目前最主要的新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)主要有三個(gè)新的技術(shù)路徑：蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能（TS-CAES）、液態(tài)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)（LAES）、超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)（SC-CAES）。

蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能（TS-CAES）：空氣壓縮過程會(huì)產(chǎn)生壓縮熱，在傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能中，這部分熱量通常被冷卻水帶走，最終耗散掉，而蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能則將這部分熱量在儲(chǔ)能時(shí)儲(chǔ)存起來，而在釋能時(shí)用這部分熱量加熱膨脹機(jī)入口空氣，實(shí)現(xiàn)能量的回收利用，提高了系統(tǒng)效率。同時(shí)由于膨脹機(jī)前有壓縮熱的加熱，可以取消燃燒室，即該系統(tǒng)也擺脫了對(duì)化石燃料的依賴。

7、壓縮空氣儲(chǔ)能有哪些優(yōu)勢

壓縮空氣儲(chǔ)能具有容量大、儲(chǔ)能時(shí)間長、安全性較高等優(yōu)點(diǎn)，具體如下：

規(guī)模上僅次于抽水蓄能，適合大規(guī)模儲(chǔ)能。壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)可以持續(xù)工作數(shù)小時(shí)乃至數(shù)天；

項(xiàng)目建設(shè)選址限制少。雖然將壓縮空氣儲(chǔ)存在合適的地下礦井或巖穴中是最經(jīng)濟(jì)的方式，但也可以用地面高壓儲(chǔ)氣罐取代地下洞穴；

系統(tǒng)使用壽命長。通過恰當(dāng)維護(hù)可以達(dá)到40～50年，接近抽水蓄能的50年。并且其效率可以達(dá)到60%以上，接近抽水蓄能電站；

安全性較高。壓縮空氣儲(chǔ)能使用的原料是空氣，不會(huì)燃燒，且不產(chǎn)生任何有毒有害氣體。

當(dāng)然，壓縮空氣儲(chǔ)能缺點(diǎn)也比較明顯，尤其是與電化學(xué)儲(chǔ)能相比：

目前壓縮空氣儲(chǔ)能的效率能達(dá)到60%以上，與效率較高的電池（90%以上）相比相對(duì)較低；

響應(yīng)速度沒有電化學(xué)儲(chǔ)能快，負(fù)荷從0到100%的正常響應(yīng)時(shí)間在分鐘級(jí)，而電化學(xué)儲(chǔ)能為秒級(jí)到毫秒級(jí)；

一般情況下不適合太小規(guī)模的應(yīng)用場景，規(guī)模太小，系統(tǒng)效率會(huì)下降，單位成本也會(huì)增加。

8、壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)

壓縮空氣是實(shí)現(xiàn)壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電的核心能量載體，而壓縮空氣的長周期、大容量存儲(chǔ)則需要借助儲(chǔ)氣裝置實(shí)現(xiàn)。為支撐壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全高效的大容量、長周期儲(chǔ)能運(yùn)行，儲(chǔ)氣裝置必須具備相應(yīng)的技術(shù)特點(diǎn)：

耐高壓，適用于 6~15兆帕工作壓力壓縮空氣介質(zhì)的存儲(chǔ)，具備防超壓、防泄漏、防滲透、防腐蝕能力；

抗沖擊，適用于日循環(huán)周期性充放氣工況，具備抗壓力交變和抗溫度交變能力；

易實(shí)施，技術(shù)成熟，生產(chǎn)加工工藝成熟，運(yùn)行維護(hù)便利，退役報(bào)廢成本低；

容量大，具備數(shù)千立方至數(shù)十萬立方不等的有效可利用容積；

流量大，能夠提供數(shù)千至數(shù)十萬標(biāo)立方每小時(shí)的充放氣流量；

壓損小，單個(gè)充放氣循環(huán)的壓力損失可控制在數(shù)公斤壓力之內(nèi)；

占地少，地表占地面積較??；

成本低，單位立方存儲(chǔ)容積的造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理。

9、壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈

上游——設(shè)備、資源供應(yīng)：核心設(shè)備包括空氣壓縮機(jī)、透平膨脹機(jī)、蓄熱換熱系統(tǒng)等，此外還需要儲(chǔ)氣鹽穴資源等。

中游——技術(shù)提供與項(xiàng)目建設(shè)：目前國內(nèi)壓縮空氣儲(chǔ)能的技術(shù)積累與項(xiàng)目建設(shè)已做到全球領(lǐng)先。主要的技術(shù)提供方是中科院熱物理研究所下屬的中儲(chǔ)國能，以及清華大學(xué)等高校。

下游——電網(wǎng)系統(tǒng)：壓縮空氣儲(chǔ)能電站接入電網(wǎng)系統(tǒng)，服務(wù)于工業(yè)用電、商業(yè)用電、居民用電等部門，起到調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、儲(chǔ)能、事故備用等關(guān)鍵作用。