压缩空气储能：案例研究

压缩空气储能：案例分析 为了充分发挥可变可再生能源来源的贡献，长期需底线储能时长至关重要，因为像风能和太阳能这样的变源通常会在非高峰时段产生过多的电力。中国的成功英城压缩空 气储能项目目前是世界上最大的，而且是第一种不使用补充燃料即可运行的项目。该项目在300兆瓦满容量下的五小时放电，标志着如此规模长时间储能技术的突破。 压缩空气储能（CAES）正逐渐成为一种经济有效的解决方案。CAES是一种将能量以压缩空气的形式储存的方法，可用于在高峰需求期间驱动涡轮机发电。与需要特定地形的抽水蓄能不同，或电池在长期应用中成本高昂，CAES可以利用现有的地下洞穴，降低基础设施成本。随着效率的提高和运营成本的降低，CAES提供了一种可扩展的长期储能形式，使其成为平衡电网需求和支撑可再生能源增长的可靠且经济的选择。表1比较了各种储能技术的预计成本和安装容量。 压缩空气储能有哪些优势？ 它提供了一种经济实惠的方法来长期储存由可变可再生能源产生的多余电力。 公共披露授权各种储能技术随着可再生能源的兴起而受到关注。其中一些，尤其是电池，得到了充足的资金支持和激励，但只能提供短期储能。然而，为了最大化可变可再生能源的贡献，长期储能至关重要，因为最丰富的可变能源往往在非高峰时段产生过剩电力。 中国英城项目是目前世界上最大的压缩空气储能（CAES）项目。它还是第一个无需补充燃料即可运行的，同时能在满负荷下持续放电五小时。该项目在中国及其他国家具有显著的复制潜力。 是铅能源专家在王小平世界银行能源部门管理援助计划（ESMAP） 是一位能源专家在Priyank Lathwal世界银行东亚和太平洋地区能源部门 是一名高级能源专家在马玉歌世界银行东亚和太平洋地区能源部门 现在已全面运营，英城项目正助力全球能源存储领域在追求新型长时储能技术、降低成本的过程中建立信心。中国华兴银行，作为绿色金融的领先者和世界银行资助的中国可再生能源和电池储能项目（P163679）的金融中介，与世界银行在项目识别、评估、审批和监督方面紧密合作。英城项目通过华兴银行获得了来自世界银行的1亿美元联合融资。自那时起，不仅CAES已成为华兴银行投资组合的主流，全球市场也蓬勃发展，不同国家和新的投资者、金融家正在涌现，项目储备丰富。2 在2024年2月鹰城项目开始运营之前，全球压缩空气储能（CAES）市场规模较小。在2024年之前，CAES的全球装机容量约为1,500兆瓦时，而鹰城项目并网后这一数字翻了一番。1 世界银行为英城项目的成功发挥了关键作用，通过提供共同融资和建议，对项目风险评估和管理进行指导。此外，银行推广了全球最佳实践的使用，并为推进电力市场改革提供技术援助，以激励储能和确保符合全球环保和社会标准。同时，它还促进了知识共享，以推广CAES在其他发展中国家的应用。 在中国，可再生能源提供了电网供电的38%。其发电的单位成本接近发电组合中占主导地位的热能。即便如此，一些可再生能源设施的利用率低至18%。为什么？几个因素在起作用。首先，大部分可再生能源发电发生在西部，而需求最大却在东部（中国政府2021年）。其次，与其他国家一样， 中国十年前开始尝试CAES技术，最初规模较小，这源于电网中可变可再生能源渗透率的提高。中国在《巴黎气候变化协定》下2020年的国家自主贡献中，呼吁加快发展储能技术以实现经济去碳化，目标是到2030年碳排放达到峰值，到2060年实现碳中和。 位于湖北省的项目得益于该地区独特的地质特征，包括以前的盐洞，以提供可靠和可扩展的能源存储。该项目利用了一座已关闭的盐矿中的洞穴，深度可达600米，以此创建一个存储设施。这种设置提供了近70万立方米的存储容量，使单个单元能够提供高达300兆瓦的电力输出并储存1500兆瓦时的能源。该系统在非高峰时段使用电网电力压缩空气，将其存储于地下，并在需要时释放以驱动涡轮机发电（图1）。 可再生能源发电和电力需求在时间尺度（按小时、每日、每周、季节和跨年度）上存在暂时性的错位。第三，电网不足以吸收大量间歇性可再生发电。最后，对于可再生能源丰富省份与高需求省份之间的跨省能源贸易的制度框架尚不成熟。压缩空气能量存储（CAES）为解决这些问题提供了方案。 什么使英城项目与众不同？ 该项目结合了先进技术、金融机制、利益相关者参与和环境保障措施。 以大约70%的系统转换效率，该设施可以存储能量8小时，并在每日5小时内放电，每年可产生500GWh的电力（ESS新闻2025）。该项目由中能工程公司（CEEC）在18个月内建设完成，使用寿命为30年（Business Wire 2025）。它迅速创造了单机功率、储能能力和能源转换效率的记录。 该项目是中国能源储存发展战略的关键部分，其目标包括推动创新、商业化不同储存技术以及发展储存产业供应链。 来源：根据中国能源工程集团有限公司首席经济学家李军先生在世界银行/ESMAP 2024年储能年度会议上的演讲，该集团是盈城项目的所有者和开发者，会议于2025年11月4日至7日在摩洛哥举行。 利益相关者参与被优先考虑，通过地方政府、社区和产业利益相关者之间的合作。实施严格的环保影响评估和监控系统，以最小化生态破坏，确保项目符合国际可持续性标准。 CAES与其它长期储能技术相比如何？ 正如yingcheng项目所显示的那样，CAES相对于其他储能技术具有显著的经济和环保优势。 其他长期存储选项存在吗？锂离子电池技术发展迅速，由于其在消费电子产品和电动汽车中的广泛应用，正接近全面商业化。仅2024年一年，新增装机容量就达到了22.6吉瓦/48.7吉瓦时，平均存储时长为2.1小时。但是，当大规模部署时，锂离子电池在长时间应用的挑战中面临着火灾风险和成本的上升。 预计英城压缩空气储能（CAES）项目的成功实施将带来变革性的成果，包括支持中国可再生能源目标的可靠和可扩展的储能解决方案，为其他地区提供可复制的模式，创造就业和创新，以及提升压缩空气储能作为可行的长期储能技术的全球认可度。 数种其他长续航技术仍处于初期开发或预商业化阶段，包括流动电池、重力储能和热存储。需要进一步动力推动它们进入下一阶段的发展。 根据成本比较分析，压缩空气能量存储（CAES）已经具有极高的竞争力。其存储成本在6至12小时的使用范围内为每千瓦时0.6-0.8元人民币（0.083-0.11美元/千瓦时），优于锂电池，在长期应用方面与抽水蓄能存储不相上下（见图2）。该项目预计每年可节省159,000吨煤炭，同时在环境方面，每年可减少411,000吨二氧化碳排放（商业资讯2025）。 这个项目的年发电量达到5亿千瓦时，足以满足75万居民一年的用电需求。通过缓解可再生能源发电的间歇性，充分利用了可再生能源的潜力。英城的压缩空气储能系统通过提供一系列服务，包括削峰填谷、频率调节、相位调整、旋转备用和应急响应，增强了电网稳定性。其建设周期不到两年，这比通常需要6-8年完成的抽水蓄能项目具有显著优势。简而言之，英城为更灵活的电力系统发展提供了关键支持，催化了绿色低碳能源转型，推动了…… CAES市场正在扩大，不同国家的项目储备不断增加，同时新投资者和金融家对CAES市场的兴趣也在不断上升。 大规模发展长时储能技术，催生了一个潜在的市场规模达数百亿美元的全球市场。 世界银行为英城项目的成功发挥了关键作用，通过提供联合融资以及在项目风险评估和管理方面的建议。 中欧经济合作组织计划在不同地理环境下进一步优化应城所用的技术。它已启动了一个新项目，使用人工地下洞穴进行压缩空气储存，以及使用熔融盐（而非水）进行热量储存。此外，它还打算尝试更大规模的项目，并与盐矿企业合作，同步开展与采矿作业相结合的项目。 •商业模式和可持续商业模式。CAES的市场机制以及总体储能技术仍处于初级阶段。虽然储能系统可以分别或同时提供多项增值服务，但补偿主要限于能源套利或辅助服务。截至目前，中国尚未建立压缩空气储能的辅助服务市场或容量市场。 有哪些进一步扩大的挑战？ CAES的商业化——在中国和全球范围内——取决于几个挑战的解决。 作者们想要感谢Jie Tang（能源实践经理，西非，曾为东亚及太平洋能源实践经理）、Claudia Ines Vasquez Suarez（能源实践经理，东亚及太平洋）、Chandrasekar Govindarajalu（ESMAP实践经理）和Xiaodong Wang（东亚及太平洋能源首席专家）的领导和指导。作者们还感谢了Chongxi Ma（东亚及太平洋能源专家）在早期草稿上提供的意见，以及Ximing Peng（东亚及太平洋高级能源专家）、中国能源工程集团有限公司和华夏银行（中国）的合作和见解。 主要挑战包括： •CAES 需要先进的工程技术。技术复杂性。工程技术与精确的地质评估，尤其是对盐腔的应用至关重要。压缩机和膨胀机等关键设备的研发也面临着重大的技术挑战。 •The upfront investment for高额初始投资成本。CAES设施意义重大，尽管长期收益大于成本。提高系统转换效率和降低成本是行业面临的常见挑战。 中国国务院。2021。“中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划（2021-2025）。”https://www.gov.cn/xinwen/2021-03/13/content_5592681.htm。英文版：https://cset.georgetown.edu/publication/china-14th-five-year-plan/。 参考文献 商业新闻。2025年。“中欧能源合作项目（CEEC）建造的世界首个300兆瓦压缩空气储能电站已满负荷并网。”商业新闻稿CEEC建成全球首座300兆瓦压缩空气储能电站并网满负荷运行。 美国能源部。2020年。能源存储挑战大赛：能源存储市场报告华盛顿特区。https://www.energy.gov/sites/prod/files/2020/12/f81/能源存储市场报告2020_0.pdf。 ESS新闻。2025年。“中国启用全球最大压缩空气储能设施。”PV 杂志https://www.ess-news.com/2025/01/10/世界最大的压缩空气储能设施在中国开始全面运营/。 张瑞成，赵国贤。2025。“压缩空气储能技术综述：现状与未来趋势。”《可再生能源与可持续发展杂志》11:2. https://doi.org/10.1063/5.0246214. IEA（国际能源署）。2025a。世界能源投资报告2025巴黎：国际能源署。https://www.iea.org/reports/world-energy-investment-2025 IEA. 2025b.世界能源展望 2025巴黎：国际能源署。https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2025。 《Live Wire 2021/116》。“发展中国家电力系统转型的静止能源存储”，作者：Chandrasekar Govindarajalu，Fernando de Sisternes，和Sandra Chavez。 国际可再生能源机构。2024。2023年可再生能源发电成本阿布扎比。https://www.irena.org/Publications/2024/Sep/ Renewable-Power-Generation-Costs-in-2023 《活线》2017/75. “越南适合建设抽水蓄能水电站吗？”作者：弗朗茨·格纳尔、达布拉塔·查托帕达亚、摩根·巴齐利安和陈庆鸿。 Lazard的LCOE。2025。平准化能源成本.lazards-lcoeplus-june-2025-_vf.pdf.