2015年6月3日，由国家能源局指导，中关村储能产业技术联盟（CNESA）与杜塞尔多夫展览（上海）有限公司共同主办的“储能国际峰会2015”在北京召开。在储能技术分论坛上，中国科学院工程热物理研究所储能研究中心主任陈海生发表题为《压缩空气储能技术进展及在分布式系统中的应用》的演讲，以下为演讲内容。
中国科学院工程热物理研究所储能研究中心主任 陈海生：
压缩空气储能概述
储能有很多种技术，包括化学储能、物理储能等。根据2014年国际能源署统计，目前抽水蓄能占绝大多数，压缩空气排第二位。
压缩空气储能是将空气压缩，存储于装置中，在用电高峰时，高压空气从储蓄罐中释放出来，通过燃料燃烧，进行发电。压缩空气储能的周期不受限制，只要不存在泄漏问题，在时间上就不受限制。压缩空气储能装置的寿命比较长，可以达到30-50年，如果保养得当，甚至可以超过这个数据。
压缩空气储能是抽水蓄能之外投资风险最小、成熟度比较高的储能方式。在成本方面，压缩空气储能与抽水蓄能都是最便宜的储能技术。在用地和用水方面，压缩空气也非常环保，因此在国外很受重视。
在研发方面，压缩空气储能被分为几类，使用不同热源的被称为燃烧燃料的压缩空气储能；第二种是带蓄热的空气储能，将空气压缩热进行存储，用电高峰将压缩热取出来，提高空气的温度；第三种是无热源压缩空气储能，一般为了减少系统投资、降低系统复杂程度，系统不采用热源，主要用于备用电源使用，对效率不太敏感。
按照系统的大小，压缩空气储能又被分为大型百兆瓦时、小型和千瓦级系统。研究人员根据压缩空气储能系统是否可以同其他热力循环系统耦合，在传统压缩空气储能研究中获得了很多研究成果。
目前解决压缩空气储能主要依赖大型储机，将空气液化，大幅降低体积，摆脱对大型储能洞穴的依赖，另外也摆脱了对燃料燃烧的依赖。比较有代表性的是美国的等温压缩和蓄热式压缩空气储能2兆瓦级系统。
中国科学院工程热物理研究所做了1.5兆瓦超临界压缩空气储能示范项目。
国内压缩空气储能发展进程
目前国内还没有压缩空气储能电网的商业应用，但是已经从五个方面逐步开展了一些相关工作，包括系统总体设计和分析、蓄热器、放热器、系统集成和示范、政策和商业机制研究。
现在国内有10家组织单位进行了深入的系统研究，主要为三大类：第一类是小型百千瓦以下的，有浙江大学、西安交通大学、山东大学、清华大学、北京理工大学和大唐电力等；第二类主要做技术经济性分析，包括中科院工程热物理所、华北电力大学、重庆大学和西安交通大学等；第三类主要研究压气机，研究小型压缩空气储能的有浙大工程物理所，漩涡式的有山东大学，向心式的是工程热物理所。另外，中科院武汉研究所在储热方面做了深入工作，哈尔滨工业大学在储气装置方面也有一定研究。
集成示范方面，我国从十千瓦到百千瓦级的都有研究。浙江大学在上世纪90年代做过10千瓦左右的压缩空气动力汽车的研究，山东大学依靠涡旋式的发动机做了研究，并得到了863项目前沿支持项目的支持。2014年，清华大学做了500千瓦的装置，实现了超过百千瓦的装置。大唐电力的主要进展在系统设计上，2013年开始在国家863项目支持下做了相关项目，目前已经做到了200兆瓦的系统。
中科院热物理所兆瓦级技术进展
中科院热物理所的压缩空气储能装置从千瓦级一直做到1.5兆瓦。
压缩空气储能的系统过程相对比较复杂，包括系统的压缩、膨胀、蓄冷、蓄热、截流、相变等工作。这其中也有几个关键点：首先，不是每个过程的效率高整个系统就高，因此需要研究压缩空气储能过程和系统集成；第二，压缩空气储能的配件，压缩机和膨胀机对整个系统具有十分重要的作用，因此需要揭示其内部的流动、传热耦合和蓄热方法；第三是蓄冷和传热特性，针对压缩空气储能的特点，我们提出四个压缩空气储能热学分析方法和优化算法，并在此基础上算出设计方法，并进行了集成的验证实验。
在膨胀机流动特性和设计方面，我们需要了解其内部的二次流动、漩涡和发展规律，还要了解压缩机的机理。在设计方面，要建立新型压缩空气储能的设计方法，并进行系统部件的试验和验证。
我们曾经提出，压缩空气储能机理的损失和换热损失机理，在储热阶段要完成储热特性的机理，提出了蓄热流动损失。在关键技术研发和技术研究基础上，我们建立了比较完善的设计研发体系，包括设计软件、研发平台，涵盖了压缩空气储能关键技术的方方面面。
在集成试验方面，我们完成了15千瓦压缩空气储能系统实验台。从2012年开始，我们运作了压缩空气组1.5兆瓦示范装置，运行超过了1000个小时，系统效率达到了52%。
中科院热物理所做的10兆瓦压缩空气储能系统，目前已经进入部件测试阶段，同时我们也在继续进行技术研发，拓展相关的示范应用。
分布式供冷应用案例分享
分布式供冷应用项目可以降低污染物排放，实现节能减排。这种系统通过燃烧燃料，运用高温发电，中温制冷，低温供热。系统的挑战性在于负荷波动大，系统故障率高，迫切需要与储能技术相结合。
在我们最近设计的1.5兆瓦压缩空气储能耦合装置中，左边是燃气轮机装置，右边是余热回收和制冷。工作方式是运用压气机进行充电，在放电的时候，通过输电来压缩空气。这种燃机可以分布式运行，比如可以在楼宇项目中推广。
在广东的一个楼宇系统中，最高电负荷达到了1725千瓦，我们通过配备压缩空气储能，实现了削峰填谷。燃气装机达到1252千瓦时，系统效率从23.1%提高到了26.5%，综合效率也从18.9%提高到了29.4%。系统效率的提高，也让总装机大幅度下降，减少了成本上的投入。
目前我们在1. 5兆瓦压缩空气储能系统中，效率是50%-55%，我们希望在10兆瓦时，效率达到60%-65%，单位造价降至8000元人民币，这是我们的发展目标和对未来的预测。感谢大家！
