9月14日, A股低开高走, 电力板块逆市走强, 豫能控股(001896)涨停、年内涨幅接近148%以内, 闽东电力(000993)拿下三连板上方一字板。消息面上, 江苏常州地有个世界上全球同类型发电规模居首的盐穴压缩空气储能电站刚完成一道关键节点新工序。
把电"压"进地下千米
往自行车打气筒中打气的时候打气筒会发热。压缩空气储能要实现的, 就是把这个热量积攒下来, 之后再把那经过压缩的空气存储起来, 等到需用到的时候再将其释放出来进而用来发电。在处于用电低谷时段的时候, 电网内用不完的电会去驱动压缩机, 用以将空气压榨成一百三十多个大气压, 并往地下千米深处的盐穴当中进行注入并予以封存；而在压缩过程中所产生的热会由换热装置进行回收, 并将其存储到储热水罐里面。当抵达用电高峰时段时, 高压空气便会从盐穴当中平稳地释放出来, 然后经过多级透平进行膨胀并做功。进而可以带动发电机把电能重新进行发出。
早在1978年的德国, 有座由亨托夫电站牵头建成的全世界第一台压缩空气储能电站, 之后的美国也有一批配套项目相继投运, 但这套思路既不新鲜, 早期所用路径更曾是带着“补燃式”标签——具体指向则是空气释放期间还得添烧进口天然气来完成有效加热, 整体运行模式更趋近于调峰值燃气电厂一类设施, 连带其洁净性特质也着实打了些折扣, 唯有国内这个由中科院工程热物理研究所发起、耗时足足二十一年精力才攻克下的非补燃技术堪称真正转折, 该技术既能保障, 其压缩环节里成功回收得来的全部热能顺利完成能源存储, 又能将存储完毕的热能于放电阶段优先拿去加热指定空气主体, 完美实现了整个过程完全不使用哪怕一滴需要额外添烧的燃料, 这也标志着国内在相关技术领域总算闯过了关键性关卡。
距今两个多月此前刚获的、为我国压缩空气储能领域首个国家科学技术奖、获评“大规模先进压缩空气储能系统关键技术”, 其技术转化的载体中储国能, 自此成为全球极少数能完全一体化交付整套压缩空气储能系统的公司。
衡量这类技术的核心指标是电电转换效率, 也就是放出的电, 与充进去的电之比。补燃式的老路线大约只有五成, 非补燃的先进绝热路线, 则把效率, 从早期不足一半抬高到七成以上，山东肥城300兆瓦示范电站额定设计效率, 72.1%, 江苏淮安, 2×300兆瓦项目实测, 约71%, 湖北应城, 300兆瓦项目最高, 转换效率接近70%。
从参数本身来看: 单机的规模可以做得到300兆瓦级, 配套的储能时长满足8小时以上的要求, 可形成吉瓦时级的储能系统；使用寿命范围为30到40年, 远超锂电池储能的10年上下；运行的全程不涉及易燃易爆类的化学品, 安全的边界要比电化学储能的得更清晰些。业内普遍将它看作是除抽水蓄能之内的最成熟大规模的物理储能的技术。
世界最大"超级充电宝"整组启动
于9月12日, 华能金坛二台单台三百五十兆瓦的盐穴压缩空气储能发电二期项目当中两台机组完成整组启动, 各单台容量均为三百五十兆瓦, 总装机容量为七百兆瓦, 规模居全球盐穴压缩空气储能项目的首位。此次启动于真实储气工况下开展, 所依托的地下深达千米且天然存在的盐穴复用的一期腔体当中, 全面检验了压缩机膨胀机储热换热与控制系统的协同运行情况, 机组振动、温度、压力等各关键参数均优于设计限值。项目设计储能时长8小时, 年充放电约330次, 一次可储存280万度电, 核心装备国产化率100%。16个储热水罐配套的系统总容积为项目内16个罐储存的水的总量, 单罐容纳量为3500立方米, 该系统相当于22个标准泳池的储水量, 16个罐的全部容积加起来为56000立方米, 是亚洲压缩空气领域中单体容量最大的储热水罐矩阵, 罐内加压使水的沸点从100摄氏度提升到180摄氏度, 这些罐组成的配套系统同样刷新纪录。
金坛的示范工程, 二〇七年获国家能源局立项, 一期60兆瓦机组, 二一零零二年九十月份发出第一度电, 二零二二年五个月份, 作为世界首座！非补燃！压缩空气储能机组, 电站投入商业运营, 至今, 连续稳定运行超过1500天, 累计完成电网, 调峰960余批、调峰电量超过6.5亿千瓦时, 从一期的60兆瓦到二期的700兆瓦特, 装机放大了十倍以上。
在此与此同时之际, 标杆项目正在全国各地逐步铺开。山东肥城300兆瓦这个先进压缩空气储能国家示范电站由中储国能担任投资方来完成投资建设, 二零二四年四月首次成功实现并网发电功能, 是当下当前国际领域在运的单机规模最为庞大、单位成本为最低的一款新型压缩空气储能电站, 达成满负荷状态时单次能够输出一百八十万度电, 国产105兆瓦型号的高速电机“储龙105号”已在站内正式投入应用之后, 后续还有机组正严格按照原定计划逐步推进开展并网调试相关工作。
今年1月, 这套全面投产的300兆瓦机组一套两套两套是国信苏盐淮安盐穴压缩空气储能示范项目、合计储能容量为2400兆瓦时、年发电量达到7.92亿千瓦时的电站, 是目前全球已投产规模最大的压缩空气储能电站。目前甘肃玉门同样装机等级为300兆瓦级的人工硐室电站正在紧锣密鼓的建设过程当中, 计划于今年年底前以全容量投产的标准完成验收与移交, 走出一条哪怕是没有盐穴资源也丝毫不妨碍建站落地的道路, 更是开创一项不单纯依托传统盐穴条件也照样能打造合规储能电站的发展范式。
到今年壹季度完结时, 全国正在建造中的压缩空气储能总规模, 已经超过五吉瓦, 预先筹建的规模超过三拾陆吉瓦, 已经完成备案的项目数量, 紧邻壹佰个左右徘徊。
长时储能的缺口，正在被填上
针对新能源波动性的压式空气储能受注重的背后是新能源的波动性风险调控需求, 大规模并网后的风电光伏工况时段有午间光伏大发时段且用电对应低谷的时段多到需弃掉、傍晚晚高峰对应无风无光时电网负荷承压的时段缺项, 缺失把短时转迁时长间隙需求的长时储能储能时段的搬移配合。锂电池储能擅长小时内短时条件下动态的短时调节适配, 却需要消耗随时时长性联动的线性成本攀升配套；抽水蓄能适合大规模条件上的长时长区间储能调节, 适配工况, 选址却多受限于现有地形水源可利用存量场地的制约, 项目开工到启用流程化的周期需长达年左右。卡在两者之间的压缩空气储能有着规模大、时长久、寿命长, 还有建设周期单单只要到两年半, 只依赖于地下空间方面, 选址门槛仍远低于那些抽水蓄能。
同时, 成本也在向下逐步走低。据行业内部相关测算, 山东2021年并网建成的肥城10兆瓦项目单位造价约10000元每千瓦, 2022年河南平顶山叶县开工奠基的200兆瓦项目单价降到7500元每千瓦区间, 业内专业人士预计从2030年开始有望将该项目每单位造价进一步下调降至5000元每千瓦左右, 整体报价已接近与抽水蓄能相当水平；对应的每电能度数成本指标方面, 则已正式进入0.2至0.3元这一价格区间范围内。降本依靠得是规模化同国产化, 当下全国压缩空气储能核心装备国产化率业已达到100％, 单机规模从100兆瓦攀升走到350兆瓦, 在建的乌兰察布卓资项目一次建成3X350兆瓦、总装机1050兆瓦, 单站规模超越此前任何一个已投入运行项目。
政策更是不断加码。8月, 国家发改委、国家能源局印发《石油天然气发展“十五五”规划》, 提出, 充分利用枯竭油气藏、盐穴和管道等地下空间资源探索建设, 压缩空气储能等新业态, 这是压缩空气储能首次写入油气领域的五年规划。文件看重的是另一种空间: 老油田年产量递减率；高达10%到15%枯竭, 油气藏容积巨大密封性, 又经过油气藏形成过程天然检验。据中国石油经济技术研究院测算, 全国废弃油藏的储层空间相当于1000个三峡水库, 若全部改造为储能电站可存储相当于10亿千瓦时电的能量, 这些油气区与风光基地高度重叠, 凭现成的井筒管网的油田运维队伍, 就能去为存绿用的能源从产黑金主动顺畅完成的无缝式灵活切换实现价值再利用实现发展的新赋能实现能源转型的稳步前行。今年1月, 国家电网侧层面建立我国独立层面储能的新型容量电价机制, 第一次承认储能不光有"充放多少电量"的价值, 还有"随时准备待命"的容量价值, 动辄给投资数十亿的长周期资产补上收益模型里最关键的一块。
核心装备与地下空间
一座压缩空气储能电站的成本的里头, 压缩机的成本里大约占两成, 透平膨胀机的成本的里约占两成, 蓄热与换热装置的成本的里占约百分之十五到二十, 储气的系统的成本的里约占约两到三成, 核心装备加起来大约占建设的成本的九成四十到五成, 剩下其他成本的里是厂房还有土地和相关配套的那些设施。压比还有膨胀比全全都远远高于常规意义上的燃气轮机, 对气动的设计、材料的强度和系统的集成上的要求特别特别的高, 这样这样的一条链路的高门槛也就给这一些少数玩家给控制在手里了。
装备端, 和透平压缩机和透平膨胀机基本是双头, 陕鼓动力(601369)与沈鼓集团的寡头格局2012年起陕鼓动力这个领域, 进入凭借轴流压缩机的多年积累实现关键卡位签下2022年湖北应城300兆瓦项目的8台大型空气压缩机组是合同金额, 2.26亿元, 2023年12月又拿下世界首台套300兆瓦人工硐室项目核心设备订单, 是其轴流加离心的串联组合方案约, 90%综合多变效率一体化方案还能提供电动机、压缩机、膨胀机同轴的。
东方电气(600875)这等动力装备龙头企业, 在透平与发电机组生产制造上的能力, 同样具有向这条赛道转移扩散的条件；淮安的相关项目由哈电集团参与建设, 超级大型的动力装备企业在这条产业链上的站位, 正在逐步形成。全程主导系统集成环节, 从核心装备再到工程设计亦或是运维的全链条技术牢牢掌握相关, 南京江宁建造拥有百兆瓦级的制造基地将在今年年底实现正式投产, 规划年产十台套此百兆瓦级相应系统、年产值将不会低于三十亿元, 成为今日之前全球规模较为最大的压缩空气储能相关核心装备所属的制造基地范围内之一, 中储国能之相关方面又向外界信息透露公司当前手中掌握的订单储备规格约为六吉瓦。
地下空间是另一条独立的资源线。盐穴由盐矿采卤后遗留, 造腔本身是以年度单位算的慢功夫, 传统单井单腔溶解四十万立方米固体盐要四到五年, 江苏企业苏盐井神在603299证券市场标识下的“连通井盐穴储气库”技术把周期压缩到两年左右, 被中国工程院院士杨春和评价为我国深地能源储备领域的重大原创性突破。盘面上, 握有盐穴资源同储气库技术的苏盐井神, 以及落脚压缩空气储能项目上的豫能控股(001896)、云南能投(002053), 是资金沿此线索规划的径直落点。
从示范到规模化的订单流
行业的收入模型正从示范期的补贴, 走向市场化运营, 金坛一期60兆瓦电站, 连续运行1500天, 收入来自调峰电量, 与辅助服务, 这段运营记录, 回答了一个此前难有答案的问题, 这类电站能否, 像常规电源一样可靠服役, 肥城300兆瓦电站投运后, 当地在20个月内, 铺开22个储能相关项目、总投资约340亿元。
装备订单的节奏更直接呈现。今年上半年截至的当下, 在建项目主要以江苏应城二期、山西肥城二期、吉林朝阳、河北平顶山等百兆瓦级盐穴储能工程类项目为主, 单体项目规模普遍升至300兆瓦、350兆瓦, 乌兰察布卓资的1050兆瓦、中电建肥城的2×300兆瓦及更巨大体量的项目同样在推进实施。2023年12月, 由国家能源局公示的合计56个新型储能试点示范项目里面, 其中压缩空气储能的包含11个项目、总规模超2.75吉瓦, 若按照项目数量排序来计的话, 其位居各技术路线类项目排名序列的第二位。中储国能约6吉瓦订单储备, 单按站300兆瓦折算相当于20座电站, 装备基地年产10台套的这种排产, 对应着上游压缩机组、换热装置以及储热球罐持续的采购。机构测算, 压缩空气储能在新增储能里的渗透率有望从2022—2025年的10%左右, 升到2026—2030年的23%, 2030年累计装机或达43吉瓦之上, 对应数千亿元级别的设备与工程市场。
千米地下的盐穴本是采盐剩下的空洞, 如今就成了电网特属的蓄水池。新能源的波动已成为天下常态之后, 谁能把这些或大或小的波动稳稳好好接住, 谁就在电网里实实在在多占一分珍贵位置。压缩空气储能已用二十一年悄悄走完从单一科研论文到落地工程路的全部路程, 未来接下来还要努力跑好的, 是完善机制之外更需铺开的大规模建设之路。
