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压缩空气储能
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李卿云·头豹分析师
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行业定义
压缩空气储能(Compressed-Air Energy Storage, CAES )是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气,将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中,在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。通俗来说,就是在用电低谷时,将空气压缩储存于储气室中,将电能转化为空气能存储起来;在用电高峰时释放高压空气,带动发电机发电。整个发电过程对大气无污染,是一种绿色环保能源发电项目。
AI访谈
行业分类
根据技术形式分类,目前较受关注的压缩空气储能技术有三种,分别为盐穴压缩空气储能系统、液态空气储能系统与多能互补压缩空气储能海上电站。
AI访谈
行业特征
中国压缩空气储能行业起步较晚,但成长迅速,项目规模从千瓦级逐步扩张至百兆瓦级,2022年已出现GW级签约项目。压缩空气储能作为一种新型储能技术,对行业尖端人才的依赖度较高,先发企业具有稳定的人才渠道与完善的培养机制,相对新进入企业已形成显著的人才壁垒。压缩空气储能技术具有工作时间和寿命长、成本经济、安全性好等优势,但目前在中国储能市场中渗透率较低,市场占比不足0.5%,未来市场增长潜力巨大。
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发展历程

压缩空气储能行业

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产业链分析
AI访谈
行业规模
压缩空气储能行业规模
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政策梳理
压缩空气储能行业
相关政策 6篇
AI访谈
竞争格局
中国压缩空气储能行业尚处于商业化发展初期,行业竞争格局较为分散,龙头企业地位尚未巩固。从企业项目运营能力来看,中电建新能源集团、中能建数字科技集团作为央企重要的子公司,在能源电力及相关领域具备领先的技术实力与丰富的经验方法,拥有大型储能项目的建设资质,所参与的单个项目规模远远大于其他企业,在先进压缩空气储能领域占据优势地位。中储国能依靠中国科学院工程热物理研究所的强大技术背景,项目经验丰富,但参与的单个项目规模相对较小,目前已完成Pre-A+轮融资。
AI访谈数据图表
摘要
压缩空气储能(Compressed-Air Energy Storage, CAES )是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气,将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中,在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。中国压缩空气储能行业起步较晚,但成长迅速,项目规模从千瓦级逐步扩张至百兆瓦级,2022年已出现GW级签约项目。压缩空气储能当前在中国储能市场中渗透率较低,市场占比不足0.5%,目前处于高速增长阶段,2021年累计装机规模182.5MW,市场规模达12.8亿元,2022年市场规模达18.4亿元,预计2027年市场规模将突破百亿元,达141.3亿元。压缩空气储能具有规模大、寿命长、建设周期短、站址布局相对灵活等优点,有望成为抽水蓄能在大规模储能电站领域的重要补充,在储能市场的渗透率有所提升。压缩空气储能作为重资产投入行业,投资回报周期较长,背靠大型央企、民企的企业具备强大资金实力,能够有效推进技术的产业化进程。行业整体尚处于商业化发展初期,竞争格局较为分散,龙头企业地位尚未巩固,未来随着产业化落地,竞争态势有望加剧,鉴于行业的高技术壁垒、高人才壁垒与重资产投入,掌握前沿技术、稳定人才渠道与强大资金实力的企业将处于优势地位,企业加速出清。
压缩空气储能行业定义
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压缩空气储能行业最常用的定义是指将压缩空气存储在高压容器中,然后在需要时将其释放以产生能量。这种技术被广泛应用于能源存储、电力系统平衡和峰值削减等领域。它可以通过压缩空气驱动涡轮机发电机来产生电力,也可以在工业和交通领域中用于动力传递和控制系统。 在实际应用中,压缩空气储能技术有多种定义和分类方式。例如,按照储能系统的类型可以分为机械式、热力学式和电化学式等;按照储能方式可以分为单级压缩、多级压缩和等温压缩等;按照系统规模可以分为小型、中型和大型等;按照应用领域可以分为电力系统、工业领域和交通领域等。 此外,不同的定义和分类方式还涉及到压缩空气储能技术的优缺点和适用范围。例如,机械式储能系统具有高效、可靠和长寿命等优点,但成本较高;热力学式储能系统可以实现高能量密度和高效率,但适用范围有限;电化学式储能系统则具有较高的能量密度和可重复利用性等优点,但需要复杂的控制系统和较高的成本。 因此,压缩空气储能行业最常用的定义只是其中的一种,需要根据实际应用场景和需求进行深入研究和选择。
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压缩空气储能(Compressed-Air Energy Storage, CAES )是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气,将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中,在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。通俗来说,就是在用电低谷时,将空气压缩储存于储气室中,将电能转化为空气能存储起来;在用电高峰时释放高压空气,带动发电机发电。整个发电过程对大气无污染,是一种绿色环保能源发电项目。
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2:《南方能源建设》
压缩空气储能行业分类
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目前,压缩空气储能行业的主流分类标准是按照应用领域进行分类,主要分为工业储能和新能源储能两大类。下面将对两类储能进行详细介绍。 1. 工业储能 工业储能是指将压缩空气储存在工业生产过程中,以便在需要时释放出来使用的储能方式。工业储能通常应用于以下三个方面: (1)电力调峰:在电力系统中,电力调峰是指在用电高峰期间,通过储能技术将低负荷期间储存的能量释放出来,以满足电网的需求。压缩空气储能技术在电力调峰中具有较高的适用性和灵活性。 (2)工业生产:在工业生产中,压缩空气被广泛应用于各种机械设备的动力源。通过储存压缩空气,可以满足生产过程中能量需求的变化,提高生产效率和能源利用效率。 (3)交通运输:压缩空气储能技术在轨道交通、汽车等交通领域的应用逐渐扩大。通过储存压缩空气,可以提高交通工具的能源利用效率,降低排放物的排放量,实现环保和节能的目标。 2. 新能源储能 新能源储能是指将压缩空气储存于新能源系统中,以便在需要时释放出来使用的储能方式。新能源储能主要应用于以下两个方面: (1)风能储能:风能储能是指在风能发电过程中,将多余的电能转化为压缩空气能,储存于压缩容器中,以便在风能不足时释放出来,维持电网的稳定性和电力供应的连续性。 (2)太阳能储能:太阳能储能是指在太阳能发电过程中,将多余的电能转化为压缩空气能,储存于压缩容器中,以便在太阳能不足时释放出来,维持电网的稳定性和电力供应的连续性。 总的来说,工业储能和新能源储能是压缩空气储能行业的两大主要分类。工业储能主要应用于电力调峰、工业生产和交通运输等领域,具有较高的适用性和灵活性;新能源储能主要应用于风能和太阳能发电等领域,为可再生能源领域提供了重要的支持。两类储能虽然具有不同的应用领域和特点,但都为能源利用和环境保护做出了重要的贡献。
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根据技术形式分类,目前较受关注的压缩空气储能技术有三种,分别为盐穴压缩空气储能系统、液态空气储能系统与多能互补压缩空气储能海上电站。
压缩空气储能分类
盐穴压缩空气储能系统
盐穴即盐矿开采后留下的矿洞,是一种珍贵的不可再生资源。盐穴压缩空气储能是利用水溶采盐后形成的巨大腔穴,在电网低谷时将空气压缩到盐穴中,用电高峰时再释放压缩空气发电,从而实现削峰填谷,提升电网调节能力。中国盐穴资源丰富,大部分体积巨大且密封性良好,适于储存石油、天然气等重要战略物资,也是储存高压空气的理想场所。2022年5月,江苏省常州市金坛盐穴压缩空气储能项目正式投产,标志着中国首个压缩空气储能国家示范项目按照商业电站标准完成建设,成功完成连续满负荷储能-发电试运行后正式投运。
液态空气储能系统
液态空气储能系统利用剩余电力将空气降温到零下196℃,空气将被液化,体积缩小近700倍,极大地降低了对储存装置容量的需求。需要输出电力时,空气膨胀驱动发电机即可供电,转化效率约为60%-70%,比电池效率略低,但是储罐成本极低,而且不需要补充耗材,使用寿命较长,具有大规模推广的潜力。该系统由英国发明家彼得·迪尔曼设计,建成50MW储能设备将为曼彻斯特附近大约50,000个家庭存储5个小时的电力。Carlton Highview Storage公司还计划在英国进一步开发四个液态压缩空气储能项目,储能容量总计超过1GWh。Highview的液态压缩空气储能解决方案具有30-40年的使用寿命,已通过数个MW规模的试点项目证明,液态压缩空气储能在GW规模或每个项目数百MW规模下是最经济的。2020年10月,Highview宣布与总部位于智利的Energia-Latina S.A. Enlasa成立合资公司,将在智利和其他拉美市场开发“GW级低温压缩空气储能项目”。
多能互补压缩空气储能海上电站
多能互补压缩空气储能海上电站是一种新兴的综合性技术装备,目前还在技术研发阶段。海上电站的海浪能部分采用浮筒-气缸结构,利用海水的浮力及海浪的上下起伏将环境空气压缩进入集气管;风能部分采用垂直轴风轮-空压机(机头)结构,利用自然风能将环境空气压缩进入集气管;槽式太阳能集热管系统将太阳能热量收集,通过换热器将透平前压缩空气加热升温,进一步增加压缩空气能量,提高透平效率,同时提升透平后尾气温度,便于尾气再利用。海上电站的海浪能利用方式不同于其它海洋能利用方式,与海水接触的设备只有钢筋混凝土框架及被限制在其中的浮筒,浮筒采用渔网浮漂材料,与框架接触方式采用滑动摩擦方式,海面下不存在任何旋转部件。海浪能压缩空气的压强决定于浮筒体积及气缸直径,风能压缩空气的压强决定于垂直轴风轮扫风面积及空压机设计功率,海上电站集气管压强大于透平设计进气压强,使集气管起到储能作用。据估算,6MW海上电站占海面积为9万㎡,年利用小时数8,760小时,年发电量0.5亿kWh,造价3.5-4.5亿元,使用寿命70年,按全生命周期计算度电成本0.114元/kWh,不包括其它产品收入。
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4:《南方能源建设》,中国江苏网
《南方能源建设》,中国江苏网
压缩空气储能行业特征
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AI专家访谈专家访谈
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1. 商业模式 压缩空气储能行业的商业模式主要分为两种:压缩空气储能电站和压缩空气储能设备。压缩空气储能电站是指将电力转化为压缩空气存储,以备用电力;而压缩空气储能设备则是指将压缩空气进行储存,以满足工业、民用等需求。目前,压缩空气储能电站主要应用于电网调峰,而压缩空气储能设备则主要应用于工业、民用等领域。 据统计,2019年我国压缩空气储能装机容量为1.5GW,其中电站占比约80%,储能设备占比约20%。同时,随着新能源占比不断提高,压缩空气储能电站市场需求将持续增长。因此,未来压缩空气储能行业的商业模式将更加多元化,并且将会有更多的压缩空气储能设备进入市场。 2. 竞争环境 目前,我国压缩空气储能行业的竞争环境主要有三大特征:一是市场竞争激烈,二是技术竞争激烈,三是政策竞争激烈。 市场竞争激烈主要表现在压缩空气储能行业的市场规模不断扩大,行业参与者日益增多,传统能源企业和新兴企业的竞争日益激烈。 技术竞争激烈主要表现在压缩空气储能行业的核心技术不断创新,新技术不断涌现,如压缩空气储能电站的储气罐和压缩机等关键设备的技术升级,以及新型储气材料的研发。 政策竞争激烈主要表现在政策扶持力度不断加大,如国家发改委、科技部等部门相继发布了相关政策,鼓励企业加大研发投入,推动压缩空气储能技术的发展。 3. 用户画像 压缩空气储能行业的用户画像主要包括两类:一是电力行业,二是工业和民用领域。 在电力行业中,压缩空气储能电站主要应用于电网调峰。由于新能源发电具有不稳定性,因此需要通过储能技术来平衡电网负荷。压缩空气储能电站具有储能容量大、储能效率高、环保、安全等优点,因此受到了电力行业的广泛关注。 在工业和民用领域中,压缩空气储能设备主要应用于储气、运输、消防、医疗等领域。例如,在工业领域中,压缩空气储能设备可以用于工业生产中的压缩空气供应,如喷涂、切割、打磨等。在民用领域中,压缩
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中国压缩空气储能行业起步较晚,但成长迅速,项目规模从千瓦级逐步扩张至百兆瓦级,2022年已出现GW级签约项目。压缩空气储能作为一种新型储能技术,对行业尖端人才的依赖度较高,先发企业具有稳定的人才渠道与完善的培养机制,相对新进入企业已形成显著的人才壁垒。压缩空气储能技术具有工作时间和寿命长、成本经济、安全性好等优势,但目前在中国储能市场中渗透率较低,市场占比不足0.5%,未来市场增长潜力巨大。
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项目规模持续升级
中国压缩空气储能行业起步较晚,但成长迅速,项目规模从千瓦级逐步扩张至百兆瓦级。
2013年,河北廊坊超临界压缩空气储能示范项目规模为1.5MW,2014年,安徽芜湖压缩空气储能示范项目规模仅为500kW,储能系统效率约33%。2017年,贵州毕节压缩空气储能验证平台规模达10MW,2021年,张家口先进压缩空气储能示范项目实现100MW级规模的突破。此后投资、签约的压缩空气储能项目规模均在100MW及以上,2022年签约的江西九江瑞昌市压缩空气储能调峰调频电站项目计划规模达1GW,中国压缩空气储能行业正向GW级时代迈进。
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人才壁垒较高
压缩空气储能作为一种新型储能技术,对行业尖端人才的依赖度较高。
例如中国压缩空气储能领域的先发企业中储国能,首席科学家为中国先进压缩空气储能技术的创始人中国科学院工程热物理所陈海生研究员,目前研发团队200余人,产业化团队100余人,其中包括高级职称研究人员20余人,包括国家级人才计划入选者6名,中组部“享受国务院特殊津贴专家”3名,国家杰青、863项目首席专家、973项目首席专家、国家重点研发计划项目首席专家、中科院先导专项项目首席专家等5名。行业大部分尖端人才集中在具有先发优势的头部企业,新进入企业很难形成稳定的人才输送渠道与完善的人才培养机制。因此,行业内先发企业和新进入企业之间的人才差距将不断扩大,形成显著的人才壁垒。
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市场增长空间巨大
压缩空气储能技术具有工作时间和寿命长、成本经济、安全性好等优势,但目前在中国储能市场中渗透率较低,未来市场增长潜力巨大。
根据中国能源研究会储能专委会数据统计,截至2021年底,中国已投运电力储能项目累计装机规模46.1GW,同比增长30%,市场增量主要来自新型储能,累计装机规模达5,729.7MW,同比增长75%,压缩空气储能在新型储能中占比3.2%,在电力储能中占比0.4%。2018-2020年,压缩空气储能在中国储能市场中的占比均小于0.1%,渗透率极低,未来市场增长空间巨大。
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1:CESA(中国化学与物理电源行业协会储能应用分会),中储国能官网,CNESA(中国能源研究会储能专委会)
CESA(中国化学与物理电源行业协会储能应用分会),中储国能官网,CNESA(中国能源研究会储能专委会)
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