壓縮空氣儲能產業前景如何？

伴隨新型電力系統下新能源出力占比不斷提升，電網壓力持續增加，輔助調節資源的價值日益凸顯，在此背景下，壓縮空氣儲能作為大規模、長時儲能模式迎來發展機遇。本文將對壓縮空氣儲能產業鏈情況及未來發展前景進行討論與分析。

1. 輔助調節資源價值日益凸顯，新型儲能技術多樣化發展

雙碳目標下，新能源裝機維持高增速，裝機規模占比不斷提升。雙碳目標下，能源結構綠色轉型加速，新能源裝機規模持續擴張。據國家能源局數據，2021 年我國可再生能源新增裝機 1.34 億千瓦，占全國新增發電裝機的 76.1%；截至 2021 年底，我國可再生能源發電累計裝機達到 10.63 億千瓦，占總發電裝機容量的 44.8%。

【資料圖】

新能源出力受制于不穩定性，電力供應能力相對不足。風電日波動最大幅度可達裝機容量的 80%，且呈現一定的反調峰特性；光伏發電受晝夜、天氣、移動云層變化的影響，同樣存在間歇性和波動性。隨著風電/光伏并網比例提升，常規電源裝機容量占比相應降低，而新能源出力穩定性與常規能源相比仍存在明顯差距，因此容易導致高峰時段電力供應能力不足。

輔助調節資源重要性日益凸顯，儲能產業迎來發展機遇，裝機容量有望快速擴張。在此背景下，儲能系統已成為新型電力系統下不可或缺的重要一環，而截至 2022H1，全國各類儲能系統裝機規模為 46.1GW，其中除抽水蓄能外的新型儲能規模僅為 5.7GW，不足風光裝機規模的 1%，電力輔助調節資源重要性與稀缺性日益凸顯，儲能產業迎來發展機遇。2021年 7 月，國家發改委和國家能源局發布《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》，明確2025 年 30GW 的發展目標，未來五年將實現新型儲能從商業化初期向規?；D變，到 2030年實現新型儲能全面市場化發展。根據中關村儲能產業技術聯盟初步測算，2025 年新型儲能裝機總規模預計達到 47GW。

新型儲能技術呈多樣化趨勢，物理型儲能發展前景可觀。新型儲能是除抽水蓄能外的其他以輸出電力為主要形式的儲能，主要類型包括電化學儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、重力儲能等。2022 年 2 月 23 日，國家發改委及能源局發布《“十四五”新型儲能發展實施方案》，《方案》提出，一方面，要積極開展新型儲能關鍵技術研發，探索不同技術路徑和發展模式，促進多種形式儲能發展；另一方面，應加強新型儲能安全風險防范，保障新型儲能項目建設運行的全過程安全。政策引導下，物理形式的新型儲能技術發展前景可觀。

2. 效率提升+成本下行，壓縮空氣儲能產業化提速

壓縮空氣儲能系統采用壓縮空氣作為儲能載體，是一種以機械設備實現能量存儲及跨時間、空間轉移和利用的物理儲能技術。壓縮空氣儲能系統主要分為儲能和釋能兩個工作過程：儲能時，電動機驅動壓縮機將環境空氣壓縮至高壓狀態并存入儲氣裝置，電能在該過程中轉化為壓縮空氣的內能和壓力勢能；釋能時，儲氣裝置中存儲的壓縮空氣進入空氣透平膨脹機中膨脹做功發電，壓縮空氣中蘊含的內能和壓力勢能在該過程中重新轉化為電能。

傳統壓縮空氣儲能系統依賴于化石燃料及大型儲氣室，且系統效率較低，其發展和應用受到限制。早期壓縮空氣儲能為補燃式系統，均依賴于燃燒室和洞穴儲氣室，由于需要化石燃料支持，系統在產生碳排放的同時，其系統效率也受到一定限制，以美國 Mcintosh 電站為例，其系統能量效率約 54%，與抽水蓄能、電化學儲能等儲能技術存在一定差距，其發展和應用受到限制。

新型壓縮空氣儲能技術迅速發展，系統擺脫對化石燃料的依賴，系統效率提升。國內外學者在傳統壓縮空氣儲能的基礎上，通過采用優化熱力循環、改變工質或其狀態、與其他技術(包括儲能技術)互補等方法，開拓出了多種新型的壓縮空氣儲能技術，使其得到迅速發展，目前主要的壓縮空氣儲能技術包括蓄熱式壓縮空氣儲能系統、等溫壓縮空氣儲能系統、水下壓縮空氣儲能系統、液態壓縮空氣儲能系統、超臨界壓縮空氣儲能系統等。其中蓄熱式壓縮空氣儲能系統效率較高，具備較為成熟的技術，加之我國有大量的鹽洞、廢棄礦洞，該系統技術發展前景較為廣闊。

國內壓縮空氣儲能裝機規?？焖贁U張，產業化進程提速。從存量來看，目前國內已建成壓縮空氣儲能項目數量為 7 個，總裝機容量約 182.5MW，多為小規模示范項目；從增量來看，目前國內華能集團、華電集團、大唐集團、福能股份等多家企業均開始布局壓縮空氣儲能項目，處于建設或規劃狀態的項目容量約 6.2GW，相比于存量機組規模增量顯著，且項目裝機規模均達到 100MW 以上，備電時長達 4-8 小時?？梢钥闯?，壓縮空氣儲能產業化發展已經開始提速。

伴隨壓縮空氣儲能項目規模不斷擴張，其系統效率與投資成本持續向好：

? 系統效率方面，2013 年投運的河北廊坊 1.5MW 超臨界壓縮空氣儲能示范項目系統效率僅為 52.1%，而 2021 年投運的張家口 100MW 壓縮空氣儲能示范項目系統效率已達到 70.4%，相比提高 18.3pct；

? 投資成本方面，2021 年投運的山東肥城 10MW 壓縮空氣儲能調峰電站一期項目單位建設成本達 10000 元/KW，而目前正處于建設狀態的二期項目單位建設成本已降至5000 元/KW，接近抽水蓄能的建設成本，降幅達 50%。效率提升+成本下行推動壓縮空氣儲能產業加速發展。據觀研報告網預測，2022-2025 年我國新增儲能裝機中壓縮空氣儲能滲透率或將達 10%，則新增裝機 6.59GW，預計 2025 年累計裝機容量達到 6.76GW；2026-2030 年新增儲能裝機中壓縮空氣儲能的滲透率有望達到 23%，則新增裝機量 36.39GW，預計 2030 年累計裝機容量達到 43.15GW。

3. 產業鏈上游市場增量可觀，核心設備廠商有望深刻受益

產業鏈方面，壓縮空氣儲能產業上游包括空氣壓縮機、透平膨脹機、蓄熱換熱系統等核心設備，以及儲氣鹽穴資源等；中游為壓縮空氣儲能行業；在下游市場，壓縮空氣儲能電站接入電網系統，服務于工業用電、商業用電、居民用電等部門，起到調峰、填谷、調頻、調相、儲能、事故備用等關鍵作用。

從投資占比來看，壓縮空氣儲能項目建設大致可分為核心設備、其他設備、電氣控制系統、土建及施工等，其中核心設備主要為空氣壓縮機與透平膨脹機。根據美國電力研究院研究，其核心設備支出占比達到總建設成本的 45.7%，其中空氣壓縮機支出占比為 30.1%，透平膨脹機占比達到 15.6%。

壓縮空氣儲能產業上游核心設備市場空間廣闊。假設上游核心設備占比保持 45.7%，平均單位建設成本為 6000 元/KW，按照壓縮空氣儲能規模增長預期，經我們測算，在中性情況下，到2025年空氣壓縮儲能產業上游核心設備累計市場空間有望達到185億元，2022-2025年年均增長達 61.8 億元；到 2030 年，其累計市場空間有望達到 854 億元，2025-2030 年年均增長達 133.8 億元，市場規模增量空間廣闊。

國內多家空分設備廠商入局，未來業績有望深刻收益。在壓縮空氣儲能項目的快速擴張下，國內多家空分設備廠商紛紛開始著手布局，其中，陜鼓動力已與中能建數字科技集團簽署戰略合作協議，共同布局壓縮空氣儲能項目；東方電氣、上海電氣、哈爾濱電氣、沈鼓集團等作為供應商為江蘇金壇 60MW 項目提供設備支持；金通靈與中儲國能合作，為貴州畢節和山東肥城項目提供設備供應；杭氧股份為同里綜合能源服務中心內 500kW 液態空氣儲能示范項目提供核心設備供應等。

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