目前，應(yīng)用較廣泛的是太陽能補熱型壓縮空氣儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)是利用太陽集熱裝置聚光形成溫度可達500℃以上的高溫熱源對壓縮空氣進行補熱升溫后，再推動透平膨脹做功，從而提高系統(tǒng)運行效率的儲能系統(tǒng)。

　　美國普渡大學、英國華威大學、英國諾丁漢大學、伊朗德黑蘭大學、中科院工程熱物理所、清華大學、華南理工大學等機構(gòu)也開展了相關(guān)研究。

　　主要應(yīng)用領(lǐng)域

　　壓縮空氣儲能技術(shù)最早主要用于電力系統(tǒng)的調(diào)峰和調(diào)頻，但隨著技術(shù)不斷發(fā)展和微小型壓縮空氣儲能技術(shù)的出現(xiàn)，其應(yīng)用越來越廣泛，在可再生能源、分布式能源、汽車動力系統(tǒng)、UPS電源等方面都得到了應(yīng)用。

　　電力系統(tǒng)調(diào)峰

　　目前，每日的用電負荷是波動變化的，且峰谷差日趨增大。為了滿足要求，當前的發(fā)電裝機容量與電網(wǎng)容量需按最大需求建設(shè)，導致用電低谷時發(fā)電機組停機或低負荷運行，以及電網(wǎng)容量的浪費。壓縮空氣儲能作為大規(guī)模容量型儲能技術(shù)，可將用電低谷多發(fā)出的電能儲存，在用電高峰釋放，實現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，減少發(fā)電裝機及電網(wǎng)容量，提升電力系統(tǒng)效率和經(jīng)濟性。

　　可再生能源

　　可再生能源如風能、太陽能均具有間歇性、不穩(wěn)定性，直接發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)沖擊很大，故棄風、棄光現(xiàn)象嚴重。壓縮空氣儲能技術(shù)可將間斷、不穩(wěn)定、不可控的可再生能源發(fā)電儲存起來，再按照需求平穩(wěn)、可控的釋放，具有平滑波動、跟蹤調(diào)度輸出、調(diào)峰調(diào)頻等功能，實現(xiàn)可再生能源電力大規(guī)模并網(wǎng)，有效解決棄風、棄光問題。

　　分布式能源系統(tǒng)

　　分布式能源系統(tǒng)和微電網(wǎng)系統(tǒng)是未來高效、低碳、高安全性能源系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢之一。但分布式能源系統(tǒng)相較于大電網(wǎng)，具有負荷波動大、系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力差、故障率高等缺點。壓縮空氣儲能可作為負荷平衡裝置及備用電源，有效解決上述問題，提高系統(tǒng)的供電可靠性、穩(wěn)定性，并可實現(xiàn)黑啟動及孤網(wǎng)運行。由于壓縮空氣儲能技術(shù)過程中產(chǎn)生熱量，可以和制冷、制熱系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)分布式能源系統(tǒng)的冷熱電聯(lián)產(chǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。

　　電力系統(tǒng)調(diào)頻

　　壓縮空氣儲能電站可以和其他如燃氣輪機電站、火電站或抽水蓄能電站一樣起到電力系統(tǒng)調(diào)頻的作用。當壓縮空氣儲能電站與其他儲能技術(shù)如超級電容、飛輪儲能、化學電池等相結(jié)合時，調(diào)頻速度會更快更有效。

　　其他應(yīng)用

　　壓縮空氣儲能在其他領(lǐng)域也有較廣泛的應(yīng)用，可以為汽車、高爾夫球車等移動設(shè)備提供動力；也可以作為不間斷電源（UPS），為數(shù)據(jù)機房、精密儀器制造、醫(yī)療設(shè)施、國防設(shè)施等關(guān)鍵部件提供保障性電源；系統(tǒng)經(jīng)膨脹機做功發(fā)電后釋放的空氣由于溫度低且經(jīng)過了凈化，還可用于空調(diào)系統(tǒng)為建筑提供新風和冷量。

　　挑戰(zhàn)及機遇

　　技術(shù)性能需要進一步提升

　　雖然新型壓縮空氣儲能技術(shù)發(fā)展速度較快，但各項技術(shù)性能仍需進一步提升，尚不能完全滿足大規(guī)模推廣的要求。目前，新型壓縮空氣儲能最高效率為60%左右，距離高效電池儲能技術(shù)的效率（80%以上）還有一定差距；其系統(tǒng)最大規(guī)模為10MW，尚未達到傳統(tǒng)壓縮空氣儲能百兆瓦規(guī)模；其系統(tǒng)單位成本約為6000~10000元/kW暨1500~2500元/kWh，仍有足夠的下降空間。

　　迫切需要開展大規(guī)模系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)

　　大規(guī)模化是壓縮空氣儲能技術(shù)的發(fā)展趨勢，也是其降低成本和提升性能的主要途徑。現(xiàn)已實現(xiàn)應(yīng)用的新型壓縮空氣儲能技術(shù)規(guī)模偏小（1-10MW），還不能滿足對儲能規(guī)模和經(jīng)濟性的要求。因此，迫切需要啟動更大規(guī)模（100MW級）的新型壓縮空氣儲能技術(shù)研發(fā)。

　　研發(fā)力量尚顯不足

　　由于壓縮空氣儲能技術(shù)是一個多學科交叉的系統(tǒng)工程且單臺機組規(guī)模大，其技術(shù)研發(fā)門檻較高，需要組建大規(guī)模的研發(fā)團隊和大量的資金投入，故目前從事該技術(shù)研發(fā)的機構(gòu)、團隊相對較少；由于系統(tǒng)內(nèi)部件繁多，需要建設(shè)大量的部件及系統(tǒng)實驗平臺以完成關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，目前全球范圍已建成的高水平研發(fā)平臺較少，未給予足夠的研發(fā)條件支撐。

　　示范和應(yīng)用亟需加強

　　新型壓縮空氣儲能技術(shù)的示范系統(tǒng)數(shù)量少，規(guī)模小，不能滿足技術(shù)發(fā)展的示范需求，迫切需要各國政府、企業(yè)加強政策引導、加大資金支持。目前大部分國家尚未形成系統(tǒng)的電價補償和激勵政策，全球商業(yè)運行的電站較少，一定程度上影響了壓縮空氣儲能技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

　　隨著各國電價政策的逐漸完善，大規(guī)模壓縮空氣儲能示范項目的陸續(xù)建成，壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入了發(fā)展的快車道。相信在良好的政策環(huán)境下，在產(chǎn)業(yè)鏈上下游的大力支持下，在科研機構(gòu)持續(xù)不斷的技術(shù)革新下，壓縮空氣儲能技術(shù)一定會持續(xù)健康發(fā)展，快速實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

　　（該文研究獲得了國家重點研發(fā)計劃（2017YFB0903602）、國家自然科學基金（51676181）、中國科學院前沿科學重點研究項目（QYZDB-SSW-JSC023）、北京市科技計劃項目（D161100004616001；D161100004616002）的資助。）