论文标题：Advanced Compressed Air Energy Storage Systems: Fundamentals and Applications

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.12.008

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中国科学院工程热物理研究所陈海生科研团队在中国工程院院刊《Engineering》发表题为“Advanced Compressed Air Energy Storage Systems: Fundamentals and Applications”的综述文章，详细介绍了先进压缩空气储能系统的基础原理、应用现状以及未来发展趋势。这一技术作为大规模长时储能的关键，有望在可再生能源的广泛应用中发挥重要作用。

图1. CAES 的发展简史及主要项目。

压缩空气储能（CAES）是应对可再生能源发电间歇性和波动性的重要技术，能有效平衡发电与负荷间的不匹配，加速可再生能源的渗透。传统的 CAES 系统，如德国亨托夫和美国麦金托什的发电站，存在使用化石燃料、不回收压缩热等问题，并非纯粹的储能设备。近年来，多种无需化石燃料的先进 CAES 系统应运而生，包括包 括 先 进 绝 热 压 缩 空 气 储 能（ACAES）、等温压缩空气储能（ICAES）、液态空气储能（LAES）、超临界压缩空气储能（SC-CAES）、水下压缩空气储能 （UWCAES） 以及与其他技术相结合的 CAES（如与可再生能源结合，简称 CAES-RES）。这些先进的CAES 系统展示了大规模可再生能源应用的巨大前景，并有助于实现碳中和。文章从基本原理和应用角度对所有这些技术进行了研究。

论文中提到，ACAES 技术相对成熟，部分商业示范项目已建成并网。其在储能时将压缩热储存起来，释能时重新利用，往返效率可达 60%~80%。而 LAES 能量密度大，已建成兆瓦级示范项目，但原理和配置较为复杂，需进一步优化设计。ICAES、UWCAES和SC-CAES目前处于基础研究和原型实验阶段。

图2. 廊坊市 1.5 MW CAES 系统。

此外，CAES 还可与其他动力循环或储能技术耦合，提升系统性能。比如与燃气轮机耦合，能提高发电效率；与可再生能源结合，可增强能源供应的稳定性和可靠性。

表 与不同可再生能源集成的 CAES 参数

不过，CAES 技术在发展过程中仍面临挑战。在技术成熟度方面，部分技术还需更多的研究和示范；经济性上，由于尚未大规模商业化部署，成本有待进一步降低。为推动其发展，研究人员建议开展更多技术示范项目，优化系统和部件设计，出台相关政策支持其应用。

随着全球对可再生能源的需求不断增长，先进压缩空气储能技术前景广阔。它不仅能促进可再生能源的高效利用，还有助于实现碳中和目标，为未来能源系统的可持续发展提供有力支撑。

文章信息：

Advanced Compressed Air Energy Storage Systems: Fundamentals and Applications

先进压缩空气储能系统——基础原理与应用

作者：

张新敬, 高梓玉, 周冰倩, 郭欢, 徐玉杰, 丁玉龙, 陈海生*

引用：

Xinjing Zhang, Ziyu Gao, Bingqian Zhou, Huan Guo, Yujie Xu, Yulong Ding, Haisheng Chen. Advanced Compressed Air Energy Storage Systems: Fundamentals and Applications. Engineering, 2024, 34(3): 246–269

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https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.12.008

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