伴隨新型電力系統(tǒng)下新能源出力占比不斷提升，電網(wǎng)壓力持續(xù)增加，輔助調(diào)節(jié)資源的價值日益凸顯，在此背景下，壓縮空氣儲能作為大規(guī)模、長時儲能模式迎來發(fā)展機遇。本文將對壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)鏈情況及未來發(fā)展前景進行討論與分析。

1. 輔助調(diào)節(jié)資源價值日益凸顯，新型儲能技術(shù)多樣化發(fā)展

雙碳目標(biāo)下，新能源裝機維持高增速，裝機規(guī)模占比不斷提升。雙碳目標(biāo)下，能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型加速，新能源裝機規(guī)模持續(xù)擴張。據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)，2021 年我國可再生能源新增裝機 1.34 億千瓦，占全國新增發(fā)電裝機的 76.1%；截至 2021 年底，我國可再生能源發(fā)電累計裝機達到 10.63 億千瓦，占總發(fā)電裝機容量的 44.8%。

【資料圖】

新能源出力受制于不穩(wěn)定性，電力供應(yīng)能力相對不足。風(fēng)電日波動最大幅度可達裝機容量的 80%，且呈現(xiàn)一定的反調(diào)峰特性；光伏發(fā)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(fēng)電/光伏并網(wǎng)比例提升，常規(guī)電源裝機容量占比相應(yīng)降低，而新能源出力穩(wěn)定性與常規(guī)能源相比仍存在明顯差距，因此容易導(dǎo)致高峰時段電力供應(yīng)能力不足。

輔助調(diào)節(jié)資源重要性日益凸顯，儲能產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展機遇，裝機容量有望快速擴張。在此背景下，儲能系統(tǒng)已成為新型電力系統(tǒng)下不可或缺的重要一環(huán)，而截至 2022H1，全國各類儲能系統(tǒng)裝機規(guī)模為 46.1GW，其中除抽水蓄能外的新型儲能規(guī)模僅為 5.7GW，不足風(fēng)光裝機規(guī)模的 1%，電力輔助調(diào)節(jié)資源重要性與稀缺性日益凸顯，儲能產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展機遇。2021年 7 月，國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確2025 年 30GW 的發(fā)展目標(biāo)，未來五年將實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；D(zhuǎn)變，到 2030年實現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展。根據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟初步測算，2025 年新型儲能裝機總規(guī)模預(yù)計達到 47GW。

新型儲能技術(shù)呈多樣化趨勢，物理型儲能發(fā)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(xué)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(fā)改委及能源局發(fā)布《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，《方案》提出，一方面，要積極開展新型儲能關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，探索不同技術(shù)路徑和發(fā)展模式，促進多種形式儲能發(fā)展；另一方面，應(yīng)加強新型儲能安全風(fēng)險防范，保障新型儲能項目建設(shè)運行的全過程安全。政策引導(dǎo)下，物理形式的新型儲能技術(shù)發(fā)展前景可觀。

2. 效率提升+成本下行，壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)化提速

壓縮空氣儲能系統(tǒng)采用壓縮空氣作為儲能載體，是一種以機械設(shè)備實現(xiàn)能量存儲及跨時間、空間轉(zhuǎn)移和利用的物理儲能技術(shù)。壓縮空氣儲能系統(tǒng)主要分為儲能和釋能兩個工作過程：儲能時，電動機驅(qū)動壓縮機將環(huán)境空氣壓縮至高壓狀態(tài)并存入儲氣裝置，電能在該過程中轉(zhuǎn)化為壓縮空氣的內(nèi)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(fā)電，壓縮空氣中蘊含的內(nèi)能和壓力勢能在該過程中重新轉(zhuǎn)化為電能。

傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)依賴于化石燃料及大型儲氣室，且系統(tǒng)效率較低，其發(fā)展和應(yīng)用受到限制。早期壓縮空氣儲能為補燃式系統(tǒng)，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(tǒng)在產(chǎn)生碳排放的同時，其系統(tǒng)效率也受到一定限制，以美國 Mcintosh 電站為例，其系統(tǒng)能量效率約 54%，與抽水蓄能、電化學(xué)儲能等儲能技術(shù)存在一定差距，其發(fā)展和應(yīng)用受到限制。

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

國內(nèi)壓縮空氣儲能裝機規(guī)?？焖贁U張，產(chǎn)業(yè)化進程提速。從存量來看，目前國內(nèi)已建成壓縮空氣儲能項目數(shù)量為 7 個，總裝機容量約 182.5MW，多為小規(guī)模示范項目；從增量來看，目前國內(nèi)華能集團、華電集團、大唐集團、福能股份等多家企業(yè)均開始布局壓縮空氣儲能項目，處于建設(shè)或規(guī)劃狀態(tài)的項目容量約 6.2GW，相比于存量機組規(guī)模增量顯著，且項目裝機規(guī)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(chǎn)業(yè)化發(fā)展已經(jīng)開始提速。

伴隨壓縮空氣儲能項目規(guī)模不斷擴張，其系統(tǒng)效率與投資成本持續(xù)向好：

? 系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(diào)峰電站一期項目單位建設(shè)成本達 10000 元/KW，而目前正處于建設(shè)狀態(tài)的二期項目單位建設(shè)成本已降至5000 元/KW，接近抽水蓄能的建設(shè)成本，降幅達 50%。效率提升+成本下行推動壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。據(jù)觀研報告網(wǎng)預(yù)測，2022-2025 年我國新增儲能裝機中壓縮空氣儲能滲透率或?qū)⑦_ 10%，則新增裝機 6.59GW，預(yù)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(yù)計 2030 年累計裝機容量達到 43.15GW。

3. 產(chǎn)業(yè)鏈上游市場增量可觀，核心設(shè)備廠商有望深刻受益

產(chǎn)業(yè)鏈方面，壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)上游包括空氣壓縮機、透平膨脹機、蓄熱換熱系統(tǒng)等核心設(shè)備，以及儲氣鹽穴資源等；中游為壓縮空氣儲能行業(yè)；在下游市場，壓縮空氣儲能電站接入電網(wǎng)系統(tǒng)，服務(wù)于工業(yè)用電、商業(yè)用電、居民用電等部門，起到調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、儲能、事故備用等關(guān)鍵作用。

從投資占比來看，壓縮空氣儲能項目建設(shè)大致可分為核心設(shè)備、其他設(shè)備、電氣控制系統(tǒng)、土建及施工等，其中核心設(shè)備主要為空氣壓縮機與透平膨脹機。根據(jù)美國電力研究院研究，其核心設(shè)備支出占比達到總建設(shè)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(chǎn)業(yè)上游核心設(shè)備市場空間廣闊。假設(shè)上游核心設(shè)備占比保持 45.7%，平均單位建設(shè)成本為 6000 元/KW，按照壓縮空氣儲能規(guī)模增長預(yù)期，經(jīng)我們測算，在中性情況下，到2025年空氣壓縮儲能產(chǎn)業(yè)上游核心設(shè)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(guī)模增量空間廣闊。

國內(nèi)多家空分設(shè)備廠商入局，未來業(yè)績有望深刻收益。在壓縮空氣儲能項目的快速擴張下，國內(nèi)多家空分設(shè)備廠商紛紛開始著手布局，其中，陜鼓動力已與中能建數(shù)字科技集團簽署戰(zhàn)略合作協(xié)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(yīng)商為江蘇金壇 60MW 項目提供設(shè)備支持；金通靈與中儲國能合作，為貴州畢節(jié)和山東肥城項目提供設(shè)備供應(yīng)；杭氧股份為同里綜合能源服務(wù)中心內(nèi) 500kW 液態(tài)空氣儲能示范項目提供核心設(shè)備供應(yīng)等。

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