壓縮空氣儲能概述

壓縮空氣儲能是指在電網(wǎng)負荷低谷期將電能用于壓縮空氣，在電網(wǎng)負荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發(fā)電的儲能方式。壓縮空氣儲能系統(tǒng)包含壓縮、儲氣、蓄熱/冷、回?zé)?冷、膨脹發(fā)電等多個子系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備主要包括壓縮機、換熱器和膨脹機。壓縮空氣儲能分為傳統(tǒng)與新型兩大技術(shù)路線，其中新型壓縮空氣儲能包括絕熱式壓縮空氣、蓄熱式壓縮空氣、等溫式壓縮空氣、液態(tài)空氣儲能、超臨界壓縮空氣儲能和先進壓縮空氣儲能等。

產(chǎn)業(yè)鏈概述

隨著全球?qū)η鍧嵞茉春透咝δ芗夹g(shù)的需求日益增長，壓縮空氣儲能（CAES）產(chǎn)業(yè)正以前所未有的速度發(fā)展，其完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系已逐漸成型并持續(xù)優(yōu)化。壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)鏈上游包括裝備制造、儲氣庫，其中核心裝備包括壓縮機、換熱器、膨脹機，儲氣庫包括高壓氣罐、低溫儲罐、廢舊礦洞、新建洞穴、鹽穴等多種形式。中游企業(yè)主要負責(zé)儲能系統(tǒng)的集成，即將上游的裝備制造與儲氣庫建設(shè)相結(jié)合，形成完整的儲能系統(tǒng)。下游為應(yīng)用推廣與市場服務(wù)，包括儲能系統(tǒng)安裝，主要為新能源及傳統(tǒng)電站、電網(wǎng)公司、工商業(yè)企業(yè)等終端用戶提供 EPC（工程建設(shè)總承包）業(yè)務(wù)。

壓縮空氣儲能發(fā)展現(xiàn)狀

儲能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、支撐能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”的關(guān)鍵技術(shù)，也是實現(xiàn)大規(guī)模風(fēng)光高效消納最經(jīng)濟、最有效的手段之一。近年來，我國政府對儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給予了前所未有的重視，并通過一系列政策措施持續(xù)推動新型儲能技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。截至2023年底，我國電力儲能項目累計裝機規(guī)模已躍升至86.5 GW，實現(xiàn)了44.65%的同比增長，彰顯了儲能產(chǎn)業(yè)的蓬勃生機。從儲能項目的裝機結(jié)構(gòu)來看，盡管抽水蓄能仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但其累計裝機占比已連續(xù)兩年低于70%，標(biāo)志著儲能領(lǐng)域正迎來多元化發(fā)展的新時代。尤為引人注目的是，新型儲能技術(shù)呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢，累計裝機規(guī)模達到34.5GW，同比激增163.5%，占比攀升至39.9%，較2022年顯著提升了18個百分點。其中，鋰離子電池儲能技術(shù)憑借其技術(shù)成熟度高、效率優(yōu)越等優(yōu)勢，成為新型儲能中的絕對主力，占比高達97.3%，而鉛蓄電池、壓縮空氣儲能、液流電池、超級電容和飛輪儲能等其他技術(shù)則分別占據(jù)較小但不可忽視的市場份額。

相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《中國壓縮空氣儲能（CAES）行業(yè)市場研究分析及前景戰(zhàn)略研判報告》

目前的各類儲能技術(shù)中，能夠?qū)崿F(xiàn) 100MV 及其以上功率等級應(yīng)用的技術(shù)，主要包括抽水蓄能和壓縮空氣儲能兩種技術(shù)門類。但抽水蓄能技術(shù)存在天然的地理條件限制，我國天然的地理資源的不匹配在一定程度上限制了抽水蓄能的發(fā)展。而壓縮空氣儲能具有儲能容量大、儲能周期長、比投資小等優(yōu)點，被認為是最具有廣闊發(fā)展前景的大規(guī)模儲能技術(shù)之一。

過去十幾年，中國壓縮空氣儲能的裝機規(guī)模實現(xiàn)了跨越式的增長，從千瓦級起步，迅速擴展到兆瓦級、百兆瓦級，直至最近的300兆瓦級壓縮空氣儲能電站成功并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著該技術(shù)正步入快速產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的新階段，形成了規(guī)?；ㄔO(shè)與應(yīng)用的新局面。據(jù)由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主編的《2024中國壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》最新數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，我國已投運的壓縮空氣儲能項目總數(shù)達到7個，累計裝機容量約182.5兆瓦，壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

在技術(shù)路線方面，我國壓縮空氣儲能技術(shù)呈現(xiàn)出多元化發(fā)展的特點。當(dāng)前已并網(wǎng)的7個項目中，雖然以先進壓縮空氣儲能技術(shù)為主流，占比高達98.9%，但超臨界壓縮空氣儲能技術(shù)和液態(tài)空氣儲能技術(shù)也初露鋒芒，分別通過廊坊1.5MW項目和江蘇同里0.5MW項目實現(xiàn)了裝機應(yīng)用，占比分別為0.8%和0.3%。這種技術(shù)路線的多元化不僅豐富了壓縮空氣儲能的應(yīng)用場景，也為未來技術(shù)的進一步創(chuàng)新與發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗。未來，隨著技術(shù)的不斷成熟和市場的進一步拓展，壓縮空氣儲能有望成為推動我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)的重要力量。

市場競爭格局及重點企業(yè)分析

1、市場競爭格局

壓縮空氣儲能作為新興儲能技術(shù)的代表，正逐步成為能源領(lǐng)域的新焦點。隨著技術(shù)的不斷成熟和市場需求的快速增長，多家上市公司已深度參與該產(chǎn)業(yè)鏈，共同推動行業(yè)的繁榮與發(fā)展。從行業(yè)競爭格局來看，中國空氣壓縮機市場集中度較低，競爭格局相對分散。在壓縮空氣儲能行業(yè)的廣闊版圖中，一批重點企業(yè)憑借其深厚的技術(shù)積累、強大的研發(fā)實力以及在核心裝備開發(fā)、項目投資開發(fā)等方面的卓越表現(xiàn)脫穎而出。中儲國能、中國能建、中國華能、陜鼓動力、杭氧股份、金通靈、東方電氣、雪天鹽業(yè)等企業(yè)，均在該領(lǐng)域展現(xiàn)出非凡的競爭力與影響力。其中，中國能建是目前唯一一家在壓縮空氣儲能領(lǐng)域進行技術(shù)研發(fā)、核心裝備開發(fā)、項目投資開發(fā)等方面進行全產(chǎn)業(yè)鏈布局的央企。隨著技術(shù)的不斷突破和市場的逐漸成熟，競爭格局正逐步向?qū)I(yè)化、集中化方向演進。

2、中儲國能

中儲國能在壓縮空氣儲能領(lǐng)域擁有深厚的技術(shù)積累和豐富的項目經(jīng)驗，是行業(yè)內(nèi)的佼佼者。公司致力于技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，不斷推動壓縮空氣儲能技術(shù)的進步和市場拓展。公司核心技術(shù)源自中國科學(xué)院工程熱物理研究所，企業(yè)具備1-300MW先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)研發(fā)、設(shè)計，核心裝備制造、工程實施，以及電站投資和運營全套能力整體技術(shù)及應(yīng)用水平，處于國際領(lǐng)先地位。2024年4月，中儲國能建成國際首套300MW先進壓縮空氣儲能國家示范項目，其系統(tǒng)額定設(shè)計效率達72.1%，該項目是目前國際上規(guī)模最大、效率最高、性能最優(yōu)、成本最低的新型壓縮空氣儲能電站。在技術(shù)創(chuàng)新方面，目前，中儲國能研發(fā)團隊突破了300MW級壓縮空氣儲能系統(tǒng)全套核心關(guān)鍵技術(shù)，攻克了多級寬負荷壓縮機和多級高負荷透平膨脹機技術(shù)、高效超臨界蓄熱換熱器技術(shù)、系統(tǒng)全工況優(yōu)化設(shè)計與集成控制技術(shù)，創(chuàng)造性研制出300MW多級高負荷透平膨脹機、多級寬負荷壓縮機和高效緊湊式蓄熱換熱器等核心裝備。系統(tǒng)單位成本較100MW下降30%以上，系統(tǒng)裝備自主化率達100%，實現(xiàn)了完全自主可控，為壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)化作出重要貢獻。

3、陜鼓動力

陜鼓動力是國內(nèi)透平機械設(shè)備龍頭，公司核心產(chǎn)品軸流壓縮機、離心壓縮機、能量回收透平技術(shù)門檻高，壟斷性強，公司是國內(nèi)少數(shù)能做到軸流壓縮機、離心壓縮機、能量回收透平全覆蓋的企業(yè)。雙碳背景下，公司積極抓住能源轉(zhuǎn)型和節(jié)能減排機遇，發(fā)展儲能、氫能、碳捕捉等業(yè)務(wù)。憑借設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢，陜鼓已取得全球首臺套300MW級壓縮空氣儲能電站示范工程項目，助力項目實現(xiàn)非補燃壓縮空氣儲能領(lǐng)域單機功率世界領(lǐng)先、儲能規(guī)模世界領(lǐng)先、轉(zhuǎn)換效率世界領(lǐng)先。并相繼取得全球首臺套300MW人工硐室壓縮空氣儲能項目、全球最大規(guī)模350MW鹽穴壓縮空氣儲能等項目突破，實現(xiàn)儲能業(yè)績世界領(lǐng)先。

行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)及市場發(fā)展趨勢

挑戰(zhàn)：當(dāng)前，壓縮空氣儲能行業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)化的初期階段，盡管其作為一種清潔、高效的儲能技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景，但仍面臨著多方面的挑戰(zhàn)。其中，由于壓縮空氣儲能技術(shù)尚未完全成熟，其在實際應(yīng)用過程中可能面臨技術(shù)不穩(wěn)定的問題。這包括但不限于設(shè)備故障頻發(fā)、系統(tǒng)運行不穩(wěn)定、能量轉(zhuǎn)換效率波動等，這些都可能影響儲能系統(tǒng)的可靠性和安全性。此外，壓縮空氣儲能系統(tǒng)的建設(shè)和運營成本較高，包括儲氣設(shè)施、壓縮和釋放系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)等多個部分。高昂的投資成本限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用和商業(yè)化進程。

趨勢：隨著壓縮空氣儲能技術(shù)的日益成熟與創(chuàng)新，以及國家層面對于儲能領(lǐng)域支持政策的密集出臺，壓縮空氣儲能技術(shù)發(fā)展空氣巨大。未來，中國壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)鏈將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：一是隨著研發(fā)投入的加大和產(chǎn)業(yè)鏈上下游的緊密協(xié)作，壓縮空氣儲能技術(shù)將在提高能量轉(zhuǎn)換效率、延長設(shè)備壽命、降低維護成本等方面取得更多突破，進一步推動其成本接近甚至超越抽水蓄能的成本水平。二是。隨著市場規(guī)模的擴大，壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)鏈將更加注重上下游之間的協(xié)同與整合，形成從材料供應(yīng)、設(shè)備制造、系統(tǒng)集成到運維服務(wù)的完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)，促進資源高效配置和價值鏈優(yōu)化。三是壓縮空氣儲能技術(shù)將不再局限于特定的應(yīng)用領(lǐng)域，而是逐步向電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、分布式能源系統(tǒng)、工業(yè)儲能等多個領(lǐng)域拓展，滿足不同場景下的儲能需求，實現(xiàn)市場多元化發(fā)展。綜上所述，未來壓縮空氣儲能有望實現(xiàn)與抽水蓄能相近的成本、并實現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。