水电总院丨压缩空气储能标准体系建设情况及发展建议

来源：中能传媒研究院 时间：2023-05-31 10:35

　　压缩空气储能标准体系建设情况及发展建议

　　在构建新型电力系统的过程中，压缩空气储能因其自身具有装机容量大、储能周期长、建设周期短、系统效率高、安全系数高、环境污染小等优势，被认为是最具发展前景的大规模长时新型储能技术路线。伴随压缩空气储能技术进步和产业发展，标准体系建设也亟待加强。本文在梳理产业发展和标准化建设总体情况的基础上，提出了压缩空气储能标准体系框架，以及进一步加强标准化建设的工作建议。

　　一、压缩空气储能产业发展总体情况

　　在碳达峰、碳中和目标要求下，高比例可再生能源是能源系统转型的核心方向。但是，随着可再生能源开发消纳规模的不断扩大，其对电网带来的随机性、波动性、间歇性等问题也日益凸显，电网的脆弱性大幅提升。尤其在大型新能源基地、沙漠戈壁荒漠大型风电光伏基地项目集中建设的背景下，新型储能由于建设周期短、选址简单灵活、调节能力强、与新能源开发消纳的匹配性好等优势，规模化应用正加快推进。根据国务院《2030年前碳达峰行动方案》，到2025年，我国新型储能装机容量将达到3000万千瓦以上。

　　压缩空气储能作为新型储能的重要组成，在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在高压储气罐、大型地下洞室、盐穴、报废矿井、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以推动膨胀机发电。在新型储能技术中，压缩空气储能具有装机容量大、储能周期长、系统效率高、安全系数高、环境污染小等优点，一般可储释能上万次，寿命达30~50年，被认为是最具发展前景的大规模长时新型储能技术路线。

　　国内压缩空气储能技术研究起步较晚，但进步迅速，主要以非补燃压缩空气储能技术路线为主。其中，0.5兆瓦芜湖非补燃示范项目于2014年建成，贵州毕节10兆瓦压缩空气储能验证平台和肥城（一期）10兆瓦压缩空气储能调峰电站于2021年投产，金坛压缩空气储能示范项目于2022年5月正式投入运行，张北压缩空气储能项目于2022年进入带电调试阶段。2022年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发《“十四五”新型储能发展实施方案》，要求推动百兆瓦级压缩空气储能技术实现工程化应用。在政策的推动下，在技术突破的基础上，越来越多的项目相继落地。截至2022年11月，据不完全统计，备案、签约、在建、投运项目合计35个，其中公开规模数据项目合计820万千瓦。

　　二、压缩空气储能标准现状及问题

　　标准既是工程经验的总结，更是支撑和引领行业高质量发展的重要保障。在技术积累的基础上，我国压缩空气储能标准化建设也得到了同步发展，国家标准、行业标准、团体标准等不同层级标准相继发布（详见下表）。其中，国家标准、行业标准均为2021—2022年标准计划，预计2025年前发布实施。

　　目前，压缩空气储能技术处于由研发示范向商业化过渡的关键阶段，但通过对现行标准情况的梳理可以发现，压缩空气储能领域标准建设存在以下主要问题：一是标准化建设顶层设计不足，科学健全的标准体系尚未建立；二是关键性技术标准严重缺失，相关标准不仅尚未发布实施，甚至尚未优先加快立项；三是标准立项与编制系统性不强，各参与企业编制标准意愿强，但未形成系统性意见等。

　　因此，为充分发挥标准对行业发展的规范、支撑和引领作用，应加快建立涵盖压缩空气储能项目全生命周期的标准体系，强化顶层设计，加强对相关技术标准制定工作的指导。

　　表  我国压缩空气储能标准编制情况汇总表

　　三、压缩空气储能标准体系构建思路

　　从系统应用的角度看，压缩空气储能标准体系应涵盖项目规划设计、建造验收、运行维护以及关键设备等环节。从压缩空气储能电站设计建造内容的角度看，标准体系主要由储能系统和储气系统组成，两部分相对独立。前者包含压缩机、储/换/补热设备、膨胀机和测控系统等主要设备系统，后者包含地面储罐或地下储气库。尤其是地面储罐和地下储气库（盐穴利用、矿洞利用、新建岩洞等）两种型式，其核心技术和标准内容完全不同，在体系建设中亦应有所区分。

　　基于以上分析，建议按时序阶段“全生命周期”与专业内容全覆盖理念，建立“压缩空气储能技术标准体系”，具体可分为三个层次（详见下图）：第一层次为“T 基础通用”标准，是第二、三层次标准的基础，具有广泛的指导性。第二层次兼顾时序阶段划分和专业特色，分为“A 规划设计”“B 施工及验收”“C 设备”“D 运行维护”“E 技术经济”5个子体系。第三层次按通用、储能系统、储气系统对标准进行归类。

　　图  压缩空气储能技术标准体系框架图

　　其中，“T 基础通用”子体系中，主要包括工程等级划分及设计安全标准、电站标识系统编码、信息模型等基础性、通用性标准，适用于压缩空气储能工程建设与运营的全过程。“A 规划设计”子体系中，主要针对压缩空气储能规划研究、勘察设计等方面提出技术要求，包含《压缩空气储能电站设计规范》《电力储能用压缩空气储能系统技术要求》《压缩空气储能系统集气装置工程设计规范》《压缩空气储能电站地下高压储气库设计规范》等工程项目设计阶段关键核心技术标准。“B 施工及验收”子体系中，主要对压缩空气储能电站工程施工、安装、调试、验收等方面提出技术要求，包括《压缩空气储能电站设备安装与调试规程》《压缩空气储能电站机组启动试运行及验收规程》等项目建造与验收阶段关键标准。“C 设备”子体系，对压缩空气储能电站主要设备及系统提出技术要求，包含压缩机、膨胀透平机、储换热系统设备等重要设备的技术要求标准。“D 运行维护”和“E 技术经济”子体系，主要包含压缩空气储能工程运行与维护、项目管理、工程造价和技术经济等方面的技术标准。

　　四、加快推进压缩空气储能标准化建设的建议

　　“十四五”时期，伴随着可再生能源行业大规模、高比例、快速发展，可以预见我国压缩空气储能行业也将迎来规模化发展新阶段。面对压缩空气储能行业和技术的快速发展，亟需加快推进我国压缩空气储能技术标准体系建设，加强标准化管理，并提高标准编制质量，满足产业发展的需求，并支撑和促进压缩空气储能高质量发展。

　　一是加快压缩空气储能技术标准体系建设。一方面，国家标准化技术委员会、国家能源局、全国电力储能标准化技术委员会等，尽快推动构建层级明确、协调统一、具有较强指导性的技术标准体系，并充分实现各层级技术标准的有效联动和协调发展。另一方面，按照“覆盖全生命周期与专业内容”的总体要求，以及“创新引领、重点推进、急用先行”基本原则，加快推进压缩空气储能技术标准体系建设。

　　二是坚持压缩空气储能技术创新、工程示范与标准化一体化推进，加快关键核心技术研制。充分结合目前正在开展的大量压缩空气储能示范工程建设与运行，加快对相关技术要求的提炼与总结，尽快推动标准化转化。同时，研究建立压缩空气储能技术创新、工程示范与标准研制的联动机制，同时部署技术研发与标准研制，及时将先进创新成果融入技术标准，着力实现科技创新、标准制定和标准实施协同发展，不断提升标准水平。

　　三是按照储能发展和安全运行需求，对涉及压缩空气储能电站安全等重点领域的关键核心技术标准加快研制进度。同时，结合与风电、光伏、火电、抽水蓄能等其他电源或储能设施联合运行的需要，加强多种应用场景相关标准的研制。

　　四是充分发挥团体标准快速反映市场和创新需要的优势，加快压缩空气储能团体标准编制，增加标准有效供给。并在此基础上，加强对团体标准的跟踪与分析，推动相关成果的有效转化。

　　五是加强压缩空气储能标准化工作的国际交流与合作。积极参与国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）等国际标准化活动，参与相关标准制定工作。（水电水利规划设计总院 岳蕾  武明鑫  王富强）

责任编辑：张栋钧