雙碳研究 | 空氣變身綠能“超級充電寶”？

空氣變身綠能“超級充電寶”？

【Infralog網1月2日報道】

將可再生能源儲存在液態空氣罐中的構想，自2019年英國海視電力公司（Highview Power）提議在美國佛蒙特州建設一座此類設施以來，便一直在受到清潔能源科技媒體CleanTechnica的關注。該項目雖未實現，但對基于空氣的長時間儲能技術的追求并未停止。海視電力公司仍在運營，并轉向了更廣闊的發展前景。而如今，中國國有企業中國綠色發展投資集團也已加入了該行動中，其規劃儲能規模達60兆瓦，持續時長達10小時。

液態空氣儲能技術進軍戈壁荒漠

為何液態空氣儲能的夢想始終不滅？這是個值得探討的問題，而“10小時儲能時長”正是答案所在。目前，鋰離子電池雖已廣泛應用于風能和太陽能的存儲，但其單次持續放電時間僅為數小時，隨后便會面臨成本攀升瓶頸。這也解釋了為何在公用事業規模的儲能領域，鋰電池的占比仍微乎其微。以美國為例，抽水蓄能仍占據絕對主導地位，約占全美儲能總裝機容量的95%。

相較于傳統電池，液態空氣儲能及其他替代儲能系統能提供更長的持續放電時間、更顯著的規模經濟效應、更持久的使用壽命，以及更具本土化特征、地緣政治風險更低的供應鏈體系。

中國綠發集團的液態空氣儲能項目，這個定位為示范項目的新設施已基本完成調試，雖未完全竣工，但已接近就緒。中國綠發集團選擇在本周早些時候提前對外公布消息，旨在為在經濟型長時儲能系統領域實現突破奠定輿論基礎。

中國國際電視臺（CGTN）解釋道：“液態空氣的密度約為常壓空氣的750倍，可在常壓下安全儲存。該設備使用壽命長且不受地理條件限制，即便在戈壁、高原等極端環境下也能穩定運行。”

盡管具體技術細節仍有待深究，但其基本運行原理簡明易懂。該項目位于青海省西北部的戈壁城市格爾木，儲能規模達60兆瓦/60萬千瓦時。就近建設的250兆瓦太陽能電站在電力需求低谷期可為該設施的壓縮系統提供充足的零排放電力。

中國綠發集團解釋道：“凈化后的空氣被壓縮成高溫高壓氣體，經冷卻后輸送至冷箱液化，最終儲存于常壓低溫儲罐中。”這個過程聽起來需要消耗大量電能，事實也確實如此。其目標冷卻溫度需達到零下194攝氏度（約合零下317華氏度）。然而關鍵之處在于，該系統可利用富余的太陽能電力來驅動這一能耗密集型流程。

當用電需求達到高峰時，該系統便開始運行。液態空氣吸收壓縮過程中回收的熱量后，轉化為足以驅動渦輪發電的高壓氣體。

液態空氣儲能革命已然來臨

對于一個示范項目而言，60兆瓦的裝機規模堪稱雄心勃勃，但開發商確信，這座被譽為全球同類型規模之最的新型“電池”將能按計劃實現10小時的持續供電。

這一點仍有待驗證。盡管該基礎技術可追溯至20世紀70年代，但在21世紀將其規模提升至60兆瓦發電級別，仍面臨著一系列工程技術挑戰。

據中國國際電視臺介紹，項目開發商與中國科學院理化技術研究所合作，攻克了包括空氣釋放調控在內的多項技術難題。報道稱：“經過無數次測試，團隊突破了超低溫蓄冷梯級技術瓶頸，研制出常壓低溫儲存系統，解決了空氣存儲與恒壓釋放這兩大核心挑戰。”

今年四月，美國麻省理工學院（MIT）新聞網就曾基于該校未來能源系統中心開發的新型系統模型，分析了液態空氣儲能的經濟可行性模型。這項技術能否激發投資者興趣是當前的關鍵問題，而該研究團隊已給出了自己的答案。

該研究團隊選取了美國18個地點，并參照8種未來脫碳情景進行交叉分析，其評估基準設定為：一個100兆瓦儲能系統的平準化存儲成本為60美元/兆瓦時。

麻省理工學院新聞網總結指出：“敏感性分析表明，提供資本支出補貼的政策可使液態空氣儲能系統在多地具備經濟可行性。進一步測算顯示，使用液態空氣技術儲存特定規模電力的成本，將低于抽水蓄能及鋰離子電池等傳統儲能系統。”

麻省理工學院新聞網同時指出，液態空氣儲能系統可采用美國市場上已有的標準化組件進行組裝。他們特別強調：“這類系統幾乎可以部署在任何地點，包括靠近其他工業設施的區位。這些工業過程中產生的余熱或冷能可被液態空氣儲能系統回收利用，從而提升其整體能效。”

一個尤為值得關注的發現是，該模型表明，能源效率的進一步提升并不會顯著改變液態空氣儲能的經濟性評估。真正能影響其經濟可行性的關鍵在于資本支出的補貼政策。

英國儲能新動態

海視電力公司并未坐等美國補貼政策落地。該公司早在2011年便率先于英國推出其技術，八年后，也就是2019年才在美國佛蒙特州進行試點探索。2022年，由于英國政府為國內一座全面規模工廠的建設提供了1000萬英鎊資金支持作為對英國海上風電產業的配套補充，海視電力隨即擱置了佛蒙特州的項目建設計劃。

若一切按計劃推進，海視電力公司將在2030年前于英國投運兩座裝機容量各為32吉瓦時的儲能設施，分別位于蘇格蘭亨特斯頓和林肯郡基靈霍姆。今年九月，該公司宣布英國燃氣與電力市場辦公室已將這兩個項目列為符合英國儲能“容量上限與下限”機制支持條件的合格項目。該機制通過保障最低收入流為投資者提供穩定性。此外，公司正在曼徹斯特卡靈頓建設一座儲能規模300兆瓦時、持續時長6小時的設施，預計將于今年下半年并網運行。

海視電力公司解釋道：“這是公司數十億英鎊長時儲能計劃的重大進展，意味著這兩個項目作為容量調控機制的一部分，已滿足2030年前投產的基本條件。這也標志著項目評估下一階段的啟動。”作為符合資質的項目，這兩座設施將接受英國天然氣與電力市場辦公室（Ofgem）與國家能源系統運營商聯合開展的客戶效益評估。

海視電力公司預計最終決議將于2026年年中作出，相關進展值得持續關注。

編譯：高英博（新能源部）

審校：朱芳菲（新能源部）

編輯：高英博（新能源部）