入選10項重大科技成果,液態空氣儲能如何讓空氣變“電池”
更新于:2025-03-28 00:48:32

  光明網訊(記者宋雅娟)3月27日,2025中關村論壇年會開幕,10項重大科技成果發佈。“60MW/600MWh液態空氣儲能國家級首台套示範專案”作為其中一項成果發佈。

  液態空氣儲能是一種新型大規模長時儲能技術,能夠將電網無法直接消納的無形的電能轉化為有形的具有高能量密度的液態空氣存儲,在用電需求高峰時釋放電能,可實現“削峰填谷”。儲能時液態空氣密度相對於室溫氣態空氣提升約750倍,但仍處於常壓狀態存儲,因此兼具高能量密度和高安全性。

60兆瓦/600兆瓦時液態空氣儲能示範項目建設現場

  立足國家能源發展戰略,為發展安全高效的規模化新型儲能技術,中國科學院理化技術研究所王俊傑研究員團隊在液態空氣儲能技術研究和應用領域深耕十餘年,形成了從理論創新到關鍵核心技術突破再到工程示範應用的完整鏈條。研製出60MW/600MWh液體空氣儲能系統及關鍵裝備,入選國家能源局第四批首台(套)重大技術裝備名單,成為我國能源領域技術重大創新成果之一。

  基於已建成的500kW非補燃壓縮空氣儲能示範平臺,團隊提出深低溫梯級液化蓄冷工藝和常壓低溫存儲技術,大幅提高空氣儲能密度,先後建成蓄冷效率高達91%的100千瓦液態空氣儲能示範平臺,以及涵蓋10千瓦級、500千瓦級固相串並聯蓄冷和100千瓦級液相工質蓄冷的低溫蓄冷共性關鍵技術研發平臺。同時,開發出液態空氣儲能系統的多能互補、多能聯供工藝技術,為液態空氣儲能技術的規模化部署和多元化應用奠定了堅實基礎。

  據介紹,為推動液態空氣儲能技術產業化發展,中國科學院理化技術研究所聯合中國綠髮投資集團成立了中綠中科儲能技術有限公司,正穩步推進青海格爾木60MW/600MWh液態空氣儲能國家級首台套示範項目建設。項目擁有完全自主智慧財產權,採用七項國際創新的關鍵核心技術,首次實現了從百千瓦級到萬千瓦級液態空氣儲能系統的規模化發展。專案獲批2024年度國家能源局新型儲能示範專案和國家發改委綠色低碳先進技術示範工程,是目前全球在建液態空氣儲能領域儲能規模最大的專案,對推動我國能源轉型和儲能產業高質量發展、助力“雙碳”目標實現具有重要戰略意義。

  【科普解讀

  1. 什麼是液態空氣儲能技術?

  液態空氣儲能(Liquid Air Energy Storage, LAES)是一種新型大規模長時儲能技術,能夠將電網無法直接消納的無形的電能轉化為有形的具有高能量密度的液態空氣存儲,在用電需求高峰時釋放電能,可實現“削峰填谷”。液態空氣相當於密度提升約750倍,但仍處於常壓狀態存儲,因此兼具高能量密度和高安全性性。具體過程如下:

  充電階段,多級壓縮后的空氣流經蓄冷單元冷卻,進一步降壓液化後常壓存儲於儲罐中,並將過程中的壓縮熱回收存儲;

  放電階段,液態空氣經泵增壓,在蓄冷單元釋放冷能復溫氣化,由壓縮熱再熱后膨脹做功,輸出電能。

圖1 液態空氣儲能技術基本原理圖

  2. 技術優勢

  相對於其他大規模長時儲能技術,液態空氣儲能技術具有不受地理條件限制和常壓儲存的突出優勢,是易於實現多能互補聯供、應用場景靈活多元的前沿儲能技術之一。

  高儲能密度:佔地面積小,滿足長時、大規模儲能需求;

  低碳環保:運行工質為空氣,運行過程無二氧化碳及污染物排放,生命週期碳足跡低;

  高可靠性:設備壽命長,運行穩定可靠,運行維護成本低;

  部署靈活:不受地理條件限制,可結合風電、光伏、LNG等多種能源形式,並具備多能聯供能力等。

  常壓儲存:具有高安全性和低成本優勢。

  3. 主要應用場景

圖2 液態空氣儲能應用場景示意

  面向電力“源-網-荷-儲”各個應用環節,液態空氣儲能在“電源側、電網側及負荷側”等領域具有重要的戰略意義和廣闊的應用前景。

  在電源側,液態空氣儲能系統能有力破解當前制約我國可再生新能源發展的棄風棄光問題,並能實現火電的靈活存儲和釋放,大幅提高火電的深度調峰能力。

  在電網側,可實現電網系統的能量管理優化,具備削峰填谷、熱備用、電能品質治理等功能,能在一定程度上緩解限電狀況,提高系統效率和輸配電設備的利用率。

  在負荷側,液態空氣儲能系統可靈活耦合不同形式餘熱/冷資源。如耦合液化天然氣(LNG)冷能能夠有效實現LNG冷能梯級高效利用,並顯著提升液態空氣儲能系統效率,同時,穩定輸出冷、熱、電及工業用氣等多種形式能源,提升能源綜合利用效率。

來源:光明網