压缩空气储能是一种特殊的压缩空气技术，被喻为“超级充电宝”，该技术可以将空气储蓄在高压密封的设备内，之后在利用电网电荷电量最高的时释放的驱动燃气，以此来轮机发电。该技术被国家列为新型储能技术，具备0排放、0污染、高效率的特质，相关技术成熟，大基地建设中如果要配置储能，必然是大功率，低成本、安全可靠的设施：抽水蓄能、压缩空气，发展空间巨大。

一、压缩空气储能，锐意进取

压缩空气储能并不是一门“新技术”。

第一代压缩空气储能技术，即补燃式压缩空气储能（Diabatic-Compressed Air Energy Storage或D-CAES）起源1950年代，此后于2000年代初又迭代出热利用效率更高的非补燃式压缩空气储能（Advanced Adiabatic-Compressed Air Energy Storage或AA-CAES），这也是当前我国实现商业化落地的主要技术。

与此同时，为了降低对气体储存空间的要求，也为了降低建设运营成本并提高系统效率，科学家们从1970年代后半段就开始研究液态空气储能（Liquid Air Energy Storage或LAES），并在2000年代初开始研究理论效率更高的液态二氧化碳储能技术（Liquid CO2 Energy Storage或LCES）。

从工作原理来看，压缩空气储能的原理极为简单，即在用电低谷，通过压缩机将空气或其他气体压缩至高压气态/液态并存于储气室/储液罐中，使电能转化为内能存储起来；在用电高峰，将高压空气/液态气体从储气室/储液罐释放出来，形成高压流体，驱动透平机运转发电。

压缩空气储能技术比较：以D-CAES和AA-CAES比较为例，由于AA-CAES采用了蓄热装置回收了压缩中产生的热能量，从而使得其系统效率有了明显的提升；再以AA-CAES和LAES比较为例，由于LAES以液态空气为工作介质，其存储成本有望大幅下降，但也由于增加了液化空气环节，导致其工艺复杂程度更高。

目前，不同的技术路径均有相关团队关注且有的技术已经有项目落地：

AA-CAES方向，清华大学电机系梅生伟教授提出了非补燃压缩空气储能设计方法，已建成位于芜湖的500kW压缩空气储能系统示范项目（系统效率35%）及位于江苏常州的60MW级金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目。

LAES方向，中科院工程热物理研究所储能研发中心主任陈海生老师带领团队完成建设了位于廊坊的1.5MW级压缩空气储能示范项目1座（理想系统效率52%）及位于贵州毕节的10MW级压缩空气储能系统示范项目1座（理想系统效率60.2%）；

此外，中科院理化所王俊杰老师在低温液态空气储能技术的基础理论及模拟仿真方面开展了细致而深入的研究，创新性地提出采用梯级恒温蓄冷、小温差传热的高效蓄冷流程，并于2018年在理化所廊坊园区搭建了国际首套基于双级液相工质蓄冷的液态空气储能实验平台。

LCES方向，西安交通大学谢永慧教授团队研发的新型二氧化碳储能是一种气液互转、两态协同储能技术。其四川德阳“新型二氧化碳储能验证项目”于2022年8月完工试运营；

此外，中科院理化所张振涛老师长期从事碳中和路径上能源节约与绿色工业相关研究，首次提出了充分利用超临界二氧化物性优势的双液态二氧化碳储能方案，并计划在2023年完成建设其首个中试项目。

二、神奇的超临界二氧化碳可能成为突破储能技术的“矛”

在我们看来，压缩空气储能具有装机容量大、储能周期长、系统效率高、规模经济效应明显等优点，且一般可储释能上万次，寿命达40-50年，将是最具有广阔发展前景的大规模储能技术之一，可以与抽水蓄能相媲美。

在不同的压缩空气储能技术方向中，我们综合各种新式储能技术的优劣，认为液态二氧化碳储能，也可称为超临界二氧化碳储能（业内习惯简称“超二”），是一项更具发展潜力的技术。

总结来说，它具有综合性能高，储能效率高和系统成本低等特点，而这一切的根源在于超临界二氧化碳的独特物性。

如下图所示，二氧化碳在-30度，10个标准大气压下，即可以进行液化保存，其存储条件相较液态空气（-193度）简单了很多也便宜很多；

而在+31度，74个标准大气压下，二氧化碳将变成固液混合的超临界状态，是推动透平机发电的高效工作介质（明显由于当前用于火电发电的高压水蒸气）。

二氧化碳物性示意图

从数据角度来比较，与液态空气储能对比，液态二氧化碳储能的储能效率（52.2~62.1%）和储能密度（22~50kWh/ m³）两项关键参数的表现更好；系统储能效率也可达到52.2~62.1%，超过液态空气储能(LAES)的37.0~49.7%。

当然，超临界二氧化碳作为压缩空气储能的一种工质，既有明显优势，也有较大的技术难度，比如二氧化碳在压缩过程其物性参数随着压力温度变化大，因此气动设计很难准确计算；再比如，二氧化碳分子量比较大，相应二氧化压缩机压力高，压比大，对比空气压缩机其轴向力会大很多，设计过程轴向力准确计算难度大等……

但具备技术门槛才能成就稀缺性，这也正体现了我们做风险投资的底层方法论：投早、投新，坚持做“难而正确”的事情，虽道阻且长，但行则将至。

三、商用大年将至

国海证券认为，压缩空气储能是当前更接近大范围推广的长时储能形式，商用大年将至。

1）未来大型长时储能主流路线之一，规模和经济性可媲美抽蓄。

压缩空气储能是大型长时机械储能，通过电能与压力势能+热能的相互转化，以实现储能和放电。据中国科学报等，压缩空气储能特点是容量大（已有签约项目的容量达1GW/6GW)、安全环保（无爆炸风险）、成本低（现有规划项目单位投资成本4.8-7.5元/W，度电成本0.3-0.5元/KWh)、寿命长（可达30年以上）、建设周期短(1.5-2年)。

国海认为，相较氢储能、重力储能、液流电池等长时储能路线，压缩空气储能从经济性和技术成熟度等方面来看，是更接近大范围推广的储能形式。目前先进压缩空气储能系统效率能够逼近75%，造价约5000-6000元/kW，效率、成本已经和抽水蓄能相当（抽水蓄能：效率79%、成本5500元/kW)，未来随着规模的扩大，经济性有望进一步凸显。

2）商用大年将至，现有规划装机量6.3GW。

根据统计，截至2022年9月，我国压缩空气储能在建/筹建装机量6.3GW，远高于我国现有累计装机182.5MW。预计悲观/中性/乐观预期下，2025年我国压缩空气储能装机量为3.5/6.8/10.1GW，2030年为27.7/43.2/58.6GW。据国家发改委，2025年我国新型储能装机将超30GW，则中性预期下，压缩空气储能装机量占比为23%。

3）中性预期下，预计2022-2025年膨胀机压缩机市场空间为118、57亿元。

压缩空气储能产业链上游包括设备（压缩机、膨张机、换热器等），盐穴储气罐、电源管理系统等。据美国能源部，压缩空气储能设备价值量占比50%，其中，膨胀机/压缩机/其他设备价值量占系统整体比例为30%/14.4%/5.6%。

按照2025/2030年我国压缩空气储能中性预期新增装机量6.6/43.0GW，假设上述设备价值量占比不变、单位投资成本6元/W，则2022-2025年压缩空气所需的膨胀机、压缩机市场空间为118、57亿元，2022-2030年膨胀机、压缩机市场空间为773、371亿元。

文章来源： 昆仲资本，研报院，老魏无财不谈