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伴隨新型電力系統(tǒng)下新能源出力占比不斷提升，電網(wǎng)壓力持續(xù)增加，輔助調(diào)節(jié)資源的價(jià)值日益凸顯，在此背景下，壓縮空氣儲(chǔ)能作為大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能模式迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。本文將對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈情況及未來(lái)發(fā)展前景進(jìn)行討論與分析。

1. 輔助調(diào)節(jié)資源價(jià)值日益凸顯，新型儲(chǔ)能技術(shù)多樣化發(fā)展

雙碳目標(biāo)下，新能源裝機(jī)維持高增速，裝機(jī)規(guī)模占比不斷提升。雙碳目標(biāo)下，能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型加速，新能源裝機(jī)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張。據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2021 年我國(guó)可再生能源新增裝機(jī) 1.34 億千瓦，占全國(guó)新增發(fā)電裝機(jī)的 76.1%；截至 2021 年底，我國(guó)可再生能源發(fā)電累計(jì)裝機(jī)達(dá)到 10.63 億千瓦，占總發(fā)電裝機(jī)容量的 44.8%。

新能源出力受制于不穩(wěn)定性，電力供應(yīng)能力相對(duì)不足。風(fēng)電日波動(dòng)最大幅度可達(dá)裝機(jī)容量的 80%，且呈現(xiàn)一定的反調(diào)峰特性；光伏發(fā)電受晝夜、天氣、移動(dòng)云層變化的影響，同樣存在間歇性和波動(dòng)性。隨著風(fēng)電/光伏并網(wǎng)比例提升，常規(guī)電源裝機(jī)容量占比相應(yīng)降低，而新能源出力穩(wěn)定性與常規(guī)能源相比仍存在明顯差距，因此容易導(dǎo)致高峰時(shí)段電力供應(yīng)能力不足。

輔助調(diào)節(jié)資源重要性日益凸顯，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇，裝機(jī)容量有望快速擴(kuò)張。在此背景下，儲(chǔ)能系統(tǒng)已成為新型電力系統(tǒng)下不可或缺的重要一環(huán)，而截至 2022H1，全國(guó)各類儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)規(guī)模為 46.1GW，其中除抽水蓄能外的新型儲(chǔ)能規(guī)模僅為 5.7GW，不足風(fēng)光裝機(jī)規(guī)模的 1%，電力輔助調(diào)節(jié)資源重要性與稀缺性日益凸顯，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。2021年 7 月，國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確2025 年 30GW 的發(fā)展目標(biāo)，未來(lái)五年將實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)?；D(zhuǎn)變，到 2030年實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展。根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟初步測(cè)算，2025 年新型儲(chǔ)能裝機(jī)總規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到 47GW。

新型儲(chǔ)能技術(shù)呈多樣化趨勢(shì)，物理型儲(chǔ)能發(fā)展前景可觀。新型儲(chǔ)能是除抽水蓄能外的其他以輸出電力為主要形式的儲(chǔ)能，主要類型包括電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能等。2022 年 2 月 23 日，國(guó)家發(fā)改委及能源局發(fā)布《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，《方案》提出，一方面，要積極開(kāi)展新型儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，探索不同技術(shù)路徑和發(fā)展模式，促進(jìn)多種形式儲(chǔ)能發(fā)展；另一方面，應(yīng)加強(qiáng)新型儲(chǔ)能安全風(fēng)險(xiǎn)防范，保障新型儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)行的全過(guò)程安全。政策引導(dǎo)下，物理形式的新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展前景可觀。

2. 效率提升+成本下行，壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化提速

壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)采用壓縮空氣作為儲(chǔ)能載體，是一種以機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)及跨時(shí)間、空間轉(zhuǎn)移和利用的物理儲(chǔ)能技術(shù)。壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)主要分為儲(chǔ)能和釋能兩個(gè)工作過(guò)程：儲(chǔ)能時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)將環(huán)境空氣壓縮至高壓狀態(tài)并存入儲(chǔ)氣裝置，電能在該過(guò)程中轉(zhuǎn)化為壓縮空氣的內(nèi)能和壓力勢(shì)能；釋能時(shí)，儲(chǔ)氣裝置中存儲(chǔ)的壓縮空氣進(jìn)入空氣透平膨脹機(jī)中膨脹做功發(fā)電，壓縮空氣中蘊(yùn)含的內(nèi)能和壓力勢(shì)能在該過(guò)程中重新轉(zhuǎn)化為電能。

傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)依賴于化石燃料及大型儲(chǔ)氣室，且系統(tǒng)效率較低，其發(fā)展和應(yīng)用受到限制。早期壓縮空氣儲(chǔ)能為補(bǔ)燃式系統(tǒng)，均依賴于燃燒室和洞穴儲(chǔ)氣室，由于需要化石燃料支持，系統(tǒng)在產(chǎn)生碳排放的同時(shí)，其系統(tǒng)效率也受到一定限制，以美國(guó) Mcintosh 電站為例，其系統(tǒng)能量效率約 54%，與抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能等儲(chǔ)能技術(shù)存在一定差距，其發(fā)展和應(yīng)用受到限制。

新型壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)迅速發(fā)展，系統(tǒng)擺脫對(duì)化石燃料的依賴，系統(tǒng)效率提升。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用優(yōu)化熱力循環(huán)、改變工質(zhì)或其狀態(tài)、與其他技術(shù)(包括儲(chǔ)能技術(shù))互補(bǔ)等方法，開(kāi)拓出了多種新型的壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，使其得到迅速發(fā)展，目前主要的壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)包括蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、等溫壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、水下壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、液態(tài)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)等。其中蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)效率較高，具備較為成熟的技術(shù)，加之我國(guó)有大量的鹽洞、廢棄礦洞，該系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展前景較為廣闊。

國(guó)內(nèi)壓縮空氣儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)?？焖贁U(kuò)張，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速。從存量來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)已建成壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目數(shù)量為 7 個(gè)，總裝機(jī)容量約 182.5MW，多為小規(guī)模示范項(xiàng)目；從增量來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)華能集團(tuán)、華電集團(tuán)、大唐集團(tuán)、福能股份等多家企業(yè)均開(kāi)始布局壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，處于建設(shè)或規(guī)劃狀態(tài)的項(xiàng)目容量約 6.2GW，相比于存量機(jī)組規(guī)模增量顯著，且項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模均達(dá)到 100MW 以上，備電時(shí)長(zhǎng)達(dá) 4-8 小時(shí)?？梢钥闯?，壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展已經(jīng)開(kāi)始提速。

伴隨壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模不斷擴(kuò)張，其系統(tǒng)效率與投資成本持續(xù)向好：

系統(tǒng)效率方面，2013 年投運(yùn)的河北廊坊 1.5MW 超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目系統(tǒng)效率僅為 52.1%，而 2021 年投運(yùn)的張家口 100MW 壓縮空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目系統(tǒng)效率已達(dá)到 70.4%，相比提高 18.3pct；

投資成本方面，2021 年投運(yùn)的山東肥城 10MW 壓縮空氣儲(chǔ)能調(diào)峰電站一期項(xiàng)目單位建設(shè)成本達(dá) 10000 元/KW，而目前正處于建設(shè)狀態(tài)的二期項(xiàng)目單位建設(shè)成本已降至5000 元/KW，接近抽水蓄能的建設(shè)成本，降幅達(dá) 50%。效率提升+成本下行推動(dòng)壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)預(yù)測(cè)，2022-2025 年我國(guó)新增儲(chǔ)能裝機(jī)中壓縮空氣儲(chǔ)能滲透率或?qū)⑦_(dá) 10%，則新增裝機(jī) 6.59GW，預(yù)計(jì) 2025 年累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到 6.76GW；2026-2030 年新增儲(chǔ)能裝機(jī)中壓縮空氣儲(chǔ)能的滲透率有望達(dá)到 23%，則新增裝機(jī)量 36.39GW，預(yù)計(jì) 2030 年累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到 43.15GW。

3. 產(chǎn)業(yè)鏈上游市場(chǎng)增量可觀，核心設(shè)備廠商有望深刻受益

產(chǎn)業(yè)鏈方面，壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)上游包括空氣壓縮機(jī)、透平膨脹機(jī)、蓄熱換熱系統(tǒng)等核心設(shè)備，以及儲(chǔ)氣鹽穴資源等；中游為壓縮空氣儲(chǔ)能行業(yè)；在下游市場(chǎng)，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。

從投資占比來(lái)看，壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)大致可分為核心設(shè)備、其他設(shè)備、電氣控制系統(tǒng)、土建及施工等，其中核心設(shè)備主要為空氣壓縮機(jī)與透平膨脹機(jī)。根據(jù)美國(guó)電力研究院研究，其核心設(shè)備支出占比達(dá)到總建設(shè)成本的 45.7%，其中空氣壓縮機(jī)支出占比為 30.1%，透平膨脹機(jī)占比達(dá)到 15.6%。

壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)上游核心設(shè)備市場(chǎng)空間廣闊。假設(shè)上游核心設(shè)備占比保持 45.7%，平均單位建設(shè)成本為 6000 元/KW，按照壓縮空氣儲(chǔ)能規(guī)模增長(zhǎng)預(yù)期，經(jīng)我們測(cè)算，在中性情況下，到2025年空氣壓縮儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)上游核心設(shè)備累計(jì)市場(chǎng)空間有望達(dá)到185億元，2022-2025年年均增長(zhǎng)達(dá) 61.8 億元；到 2030 年，其累計(jì)市場(chǎng)空間有望達(dá)到 854 億元，2025-2030 年年均增長(zhǎng)達(dá) 133.8 億元，市場(chǎng)規(guī)模增量空間廣闊。

國(guó)內(nèi)多家空分設(shè)備廠商入局，未來(lái)業(yè)績(jī)有望深刻收益。在壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目的快速擴(kuò)張下，國(guó)內(nèi)多家空分設(shè)備廠商紛紛開(kāi)始著手布局，其中，陜鼓動(dòng)力已與中能建數(shù)字科技集團(tuán)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同布局壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目；東方電氣、上海電氣、哈爾濱電氣、沈鼓集團(tuán)等作為供應(yīng)商為江蘇金壇 60MW 項(xiàng)目提供設(shè)備支持；金通靈與中儲(chǔ)國(guó)能合作，為貴州畢節(jié)和山東肥城項(xiàng)目提供設(shè)備供應(yīng)；杭氧股份為同里綜合能源服務(wù)中心內(nèi) 500kW 液態(tài)空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目提供核心設(shè)備供應(yīng)等。 

原標(biāo)題：壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)前景如何