英國皇家工程院院士丁玉龍：液態空氣儲能大有可為

　　液態空氣儲能作為一項高潛力的新技術正在快速興起。

　　隨著新能源滲透率的快速攀升，其出力波動加大，負荷側不確定性增加，導致市場對長時間、大規模儲能的需求愈發迫切。在這一領域，除了大眾熟知的抽水蓄能、壓縮空氣儲能、液流電池儲能外，液態空氣儲能作為一項高潛力的新技術正在快速興起。

　　“液態空氣儲能與空氣壓縮儲能技術一樣以空氣為主要儲能材料，具有能量密度高、占地面積小、單位儲能容量成本低的優勢，可靈活應用在發電側、輸配側和用戶端，是一項中時長、大容量的儲能技術。”英國皇家工程院院士丁玉龍教授在接受《中國能源報》記者采訪時說。

　　據介紹，我國目前有多家科研院所和企業，都在開展液態空氣儲能的研究。其中，江蘇金合能源科技有限公司(以下簡稱“江蘇金合”)多個液態空氣儲能項目已完成技術方案論證，正在辦理接入系統批復等前期手續;預計首臺套項目有望在年內開工，這將加快液態空氣儲能商業化進程。

　　優勢突出

　　液態空氣儲能由壓縮空氣儲能技術衍生而來，利用空氣壓縮—膨脹過程，完成電能—熱能與壓力能—電能的轉換。與壓縮空氣儲能不同，液態空氣儲能壓縮后的氣體不進入儲氣室，而是進入液化單元，使氣態空氣變成液態空氣進行儲存。

　　“液態空氣儲能的儲能密度是壓縮空氣儲能的10—40倍，可以在較小的容器中儲存更多的能量。”丁玉龍進一步指出，傳統壓縮空氣儲能建設需要具備地下鹽穴、礦井等特殊地理條件，液態空氣儲能則擺脫了類似地理條件要求，也無需使用大量高壓容器，具有選址靈活、安全環保的優勢。

　　據介紹，20世紀70年代，英國人斯密斯率先提出液態空氣儲能技術的概念;隨后日本三菱、日立等公司開展了液態空氣儲能的技術研究，但并沒有獲得實質進展。直至2005年左右，丁玉龍團隊在國際上首次提出了先進液態空氣儲能系統技術，并進行了部件和系統的實驗室規模實驗，其后與英國Highview公司先后建成了350kW中試和5MW商業示范系統。

　　“從理論研究、實驗室小系統實驗，到2018年完成首臺5MW/15MWh商業示范電站的建設，再到目前在建全球首臺50MW/300MWh大規模商業液態空氣儲能系統，一步步探索，這條路我們走了近20年。”丁玉龍指出，經過示范應用，液態空氣儲能技術的可行性和可靠性已得到有效驗證。

　　定位精準

　　當前儲能技術路線百花齊放，液態空氣儲能如何找準定位?

　　丁玉龍指出，各種儲能技術可按照存儲時長劃分為短時、中時和長時儲能。短時儲能技術主要包括電池、超級電容、飛輪儲能等，存儲時間一般不超過幾小時，具有高功率、低容量和快速響應的特點，每天可多次充放電循環;中時儲能包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、液態空氣儲能、液流電池和儲熱等，存儲時間在幾小時到幾個月，具有中高功率、中高容量和中等響應速度等特點，典型運行場景是每天充放一次;長時儲能則包括氫儲能、熱化學儲能等，具備跨季節乃至跨年的儲能能力，每年循環次數一般在個位數。

　　同屬中時儲能，各技術也各具特點。丁玉龍指出，抽水蓄能儲能容量大、全生命周期成本低、技術最為成熟，占目前全球儲能裝機的80%以上，但選址受地理條件和水資源限制，適合建設的地方極為有限;壓縮空氣儲能具有儲能容量大和安全性好等特點，近幾年有了長足發展，但項目建設也受制于地理條件;液流電池儲能技術安全性好，目前只有全釩流電池實現規模化示范應用，該技術由于釩價格高昂，與壓縮空氣儲能和抽水蓄能相比，投資成本較高。

　　“盡管液態空氣儲能與壓縮空氣儲能同屬一脈，覆蓋功率范圍相似，容量范圍有一些重疊，但兩者之間更多的是相輔相成的關系。”丁玉龍指出，液態空氣儲能規模可大可小，不受地理條件限制，更為靈活，可廣泛應用在可再生能源消納、電網調峰、分布式能源和綜合能源服務等領域。尤其是液態空氣儲能除了作為規模化儲能外，還可用于冷熱電三聯供。在鋼鐵廠、化工廠、水泥廠等工商業領域，液態空氣儲能是理想的高效能源利用解決方案。“大規模液態空氣儲能系統效率在60%左右，若是冷熱電三聯供，其效率可以達到75%—85%。”

　　前景廣闊

　　丁玉龍預計，到2050年，我國短時儲能需求量為幾個TWh，中時儲能需求量為幾十TWh，而長時儲能需求量在幾百TWh。“長時儲能因為循環次數少，可視為能源戰略儲備。而中時儲能可以代替部分長時儲能，因此未來對中時儲能的需求較大，液態空氣儲能無疑將迎來廣闊的應用前景。”

　　今年以來，市場也加快了液態空氣儲能商業化進程。2022年4月，中國綠發與中科院理化所簽署投資協議，致力于液化空氣儲能技術產業化發展，并推進青海海西60MW/600MWh液態空氣儲能項目的實施。2022年12月，河北建投國融能源申報的液態空氣儲能科技攻關項目，被列為河北省省級科技計劃項目。

　　江蘇金合在液態空氣儲能項目落地方面也走在前列。據介紹，江蘇金合是一家專注熱能存儲技術研發和應用推廣的國家級專精特新“小巨人”企業和國家級高新技術企業，已掌握液態空氣儲能技術的核心能力，公司正在福建、江蘇和上海等地推進相關項目的建設實施工作。

　　“液態空氣儲能關鍵設備，如壓縮機、低溫膨脹機、液體泵和膨脹發電機等國產設備已較為成熟，產業鏈完備齊全，實際成本低于社會估算。首先，首臺套項目成本預計較高，隨著規模化推廣應用，價格還會快速下行;其次，項目成本不是設備價格的簡單疊加，系統集成后還存在一定的降本空間;最后，項目造價與應用場景息息相關，不同應用場景的成本投資存在差異。”丁玉龍指出，整體來看，液態空氣儲能度電成本和壓縮空氣、抽水蓄能處于同一價格區間。隨著儲能系統容量增大，造價將趨于下降，8小時儲能系統功率達到100MW時，單位造價相比10MW預測可下降46%。

　　在丁玉龍看來，液態空氣儲能還處于發展初期，產業發展離不開政策的支持。他呼吁，政策對于各種儲能技術的市場準入、退出、產業發展、招商引資等，應予以同等對待，給予各種技術公平競爭的機會。

　　文丨中國能源報記者 盧奇秀