新型储能是除抽水蓄能外的其他以输出电力为主要形式的储能,主要类型包括电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能、重力储能等。

压缩空气储能技术被认为是目前最具发展潜力的大规模电储能技术之一,其具有储能容量大、储能周期长、安全性能高、比投资小等优点,适应大规模、长时储能需求。

据CNESA统计,截至2021年底,压缩空气储能在全球新型储能装机规模中的占比为2.3%,压缩空气占中国新型储能累计装机占比为3.2%。

当前压缩空气储能整体产业规模仍较小,行业具备广阔的发展空间。随着储能效率提升,压缩空气储能技术的度电成本将持续下降,压缩空气储能有望形成对抽水蓄能的补充加替代,成为最为经济的大规模储能技术。

压缩空气储能及产业链解析

压缩空气储能系统

基本概念

压缩空气储能是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气,将空气高压密封在报废矿井、储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中,在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。

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压缩空气储能运作原理

分类

压缩空气储能分为传统与新型两大技术路线。

传统压缩空气储能系统依赖于化石燃料和大型储气室,且系统效率较低。

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技术瓶颈

新型压缩空气储能提高了压缩空气储能广泛适用度,其主要原理为利用可再生能源电能或电网夜间低谷电驱动压缩机压缩环境空气以储存能量。

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先进压缩空气储能优点

目前最主要的新型压缩空气储能系统主要包括三个新的技术路径:蓄热式压缩空气储能(TS-CAES)、液态压缩空气储能系统(LAES)、超临界压缩空气储能系统(SC-CAES)。

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压缩空气储能分类

压缩空气储能产业链

压缩空气储能产业链包括上游装备制造、储气库;

中游储能系统集成(主要提供技术支持);

下游储能系统安装为新能源及传统电站、电网公司、工商业企业等终端用户提供EPC(工程建设总承包)业务。

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上游:

1.压缩空气储能设备

  • 压缩空气储能上游最核心设备为离心式空气压缩机+换热器+透平膨胀机。

     

  • 压缩机:是一种压缩气体提高气体压力或输送气体的机器,应用较为广泛,储能用压缩机比普通的压缩机流量更大、压力更高。

     

  • 膨胀机:主要用途是压缩气体膨胀降压时,将势能转化为动能。换热器的主要用途是将热流体的部分热量传递给冷流体。

     

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压缩空气储能所需关键装置:

国内核心设备制造厂家主要有陕鼓动力、沈鼓集团、金通灵、杭氧股份、川空集团等,国外主要有阿特拉斯·科普柯、西门子等。

陕鼓动力是国内空气压缩机设备龙头(市占率82%),已与中能建数字科技集团签约,共同开展压缩空气储能领域的合作。

沈鼓集团作为核心设备的供货商为金坛压缩空气储能项目提供空气压缩机。

金通灵产品包括空气压缩机、膨胀机等,与中科院工程热物理研究所合作,在毕节、肥城两个项目完成了产品中试。

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金通灵与中科院合作的贵州毕节10MW压缩空气储能项目

杭氧股份是国内空分装置龙头(市占率约40%),具备空气压缩机、透平膨胀机自产能力。川空集团是空分设备制造商(市占率6%),具备透平膨胀机生产能力。设备制造主要厂商还包括哈电汽轮机公司、东方汽轮机公司和上海汽轮机厂等。

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2.储气库资源供应

现有压缩空气储能项目主要采用地下储气库。压缩空气储能储气库包括高压气罐、低温储罐、废旧矿洞改造、新建洞穴、盐穴等多种形式。

其中,地上储气库(高压气罐和低温储罐)目前多处于试验阶段,成本相对较高,现阶段在建、已投产项目多采用地下储气库(废旧矿洞改造、新建洞穴、盐穴)。

我国盐业企业中,鲁银投资、苏盐井神、中盐化工、雪天盐业等均在盐穴储能领域有所布局。

中游:储能系统(技术支持)

目前国内压缩空气储能的技术积累与项目建设已做到全球领先。

主要的技术提供方是中科院热物理研究所下属的中储国能,以及清华大学等高校;项目建设的参与企业则包括中国能建、中国电建等施工单位。

其中,中储国能是中国综合储能领域的开拓者,背靠中科院热物理研究所,技术水平全球领先,其技术及研发团队均源自中国科学研究院工程热物理研究所。

2020年中储国能获得中科创星、株洲高科领投的1.6亿元天使轮投资,2021年资本继续加码,由招银国际领投,中科创星追投,联想之星、普华资本、华控基金、南京麒麟等机构跟投,融资金额达1.8亿元。

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中储国能项目情况

技术对比

压缩空气储能及产业链解析

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总结

(1)先进压缩空气储能技术较为成熟,且具有单机规模大、储能时间长、使用寿命久、调节性能强等优点。

与抽水蓄能电站相比,其不受地理条件限制,建设周期短,单位成本相当,环保无污染, 功能性类同等优势,意味着压缩空气储能在未来极有可能成为替代抽水蓄能的储能技术。 

(2)压缩空气储能技术正由商业化初期转向规模化发展,全国各地多点开花,目前已经实现最大单机规模100MW系统并网,但技术仍有提升空间。

(3)随着压缩空气储能行业的发展,产业链的完备,技术研发及迭代,成本有望逐步下降,经济优势进一步凸显。 

(4)市场化+政策红利加持,压缩空气储能拥有广阔的市场空间。

本文参考资料:中国科学院、天风证券、网络等

储能产业交流群

2021年全球电化学储能装机规模21.1 GW。其中,锂离子电池93.9%;铅蓄电池2.2%;钠基电池2.0%;液流电池1.2%;超级电容器0.2%;其它0.5%。到2025年,预计电化学储能增量将达到12GW/年,累计装机约40GW。在储能产业链中,各种电化学储能技术、新材料、先进制造设备、储能配套设施等都迎来了爆发式增长的机会。为促进储能产业行业交流,艾邦特建有“储能产业交流群”,欢迎业内人员加入。
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原文始发于微信公众号(艾邦储能与充电):压缩空气储能及产业链解析

作者 czy