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第一節：什么是壓縮空氣儲能？
壓縮空氣儲能，是指在電網負荷低谷期將電能用于壓縮空氣，在電網負荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發電的儲能方式。形式主要有，傳統壓縮空氣儲能系統、帶儲熱裝置的壓縮空氣儲能系統、液氣壓縮儲能系統。
關于壓縮空氣儲能系統的形式也是多種多樣，按照工作介質、存儲介質與熱源可以分為：傳統壓縮空氣儲能系統（需要化石燃料燃燒）、帶儲熱裝置的壓縮空氣儲能系統、液氣壓縮儲能系統。
第二節：工作原理
壓縮空氣儲能系統是基于燃氣輪機技術發展起來的一種能量存儲系統。燃氣輪機的工作原理是，空氣經壓縮機壓縮后，在燃燒室同燃料一同燃燒升溫，然后高溫高壓燃氣進入渦輪膨脹做功。燃氣輪機的壓縮機需消耗約2/3的渦輪輸出功，因此燃氣輪機的凈輸出功遠小于渦輪的輸出功。
壓縮空氣儲能系統的壓縮機渦輪不同時工作），在儲能時，壓縮空氣儲能系統耗用電能將空氣壓縮并存于儲氣室中；在釋能時，高壓空氣從儲氣室釋放，進入燃氣輪機燃燒室同燃料一起燃燒后，驅動渦輪發電。由于儲能、釋能分時工作，在釋能過程中，并沒有壓縮機消耗渦輪的輸出功。 因此，相比于消耗同樣燃料的燃氣輪機系統，壓縮空氣儲能系統可以多產生1倍以上的電力。
第三節：壓縮空氣儲能系統的組成是什么？
一套完整的壓縮空氣系統五大關鍵設備組成：由壓縮機、冷卻器、壓力容器、回熱器、渦輪機以及發電機。各部件作用如下：
壓縮機：將空氣壓縮，將電能轉化為空氣內能，空氣壓力可達70-100 bar，溫度可達 1000 ° C；
冷卻器：熱交換設備，用于存入壓力容器前的冷卻，防止空氣在壓力容器或洞穴中壓力減少；
壓力容器：存儲冷卻后的空氣，若采用洞穴存儲，則需要滿足耐壓程度較高、密封性較好的地質條件；
回熱器：熱交換設備或燃燒室，將空氣溫度提高至1000℃左右，使渦輪機持續長時間穩定運行，以便于提高渦輪機效率；
渦輪機：空氣通過渦輪機降壓，內能轉化為動能；
發電機：多為同步發電機，將動能轉化為電能；
第四節：壓縮空氣儲能系統功能
（1）削峰填谷 發電企業可利用壓縮空氣儲能系統存儲低谷電能，并在用電高峰時釋放使用，以實現削峰填谷；
（2）平衡電力負荷 壓縮空氣儲能系統可以在幾分鐘內從啟動達到全負荷工作狀態，遠低于普通的燃煤/油電站的啟動時間，因此更適合作為電力負荷平衡裝置；
（3）需求側電力管理 在實行峰谷差別電價的地區，需求側用戶可以利用壓縮空氣儲能系統儲存低谷低價電能，然后在高峰高價時段使用，從而節約電力成本，獲得更大的經濟效益；
（4）應用于可再生能源 利用壓縮空氣儲能系統可以將間歇的可再生能源拼接起來，以形成穩定的電力供應；
（5）備用電源 壓縮空氣儲能系統可以建在電站或者用戶附近，作為線路檢修、故障或緊急情況下的備用電源
第五節：壓縮空氣儲能的分類？
（1）根據壓縮空氣儲能系統的熱源不同，可以分為：①燃燒燃料的壓縮空氣儲能系統；②帶儲熱的壓縮空氣儲能系統；③無熱源的壓縮空氣儲能系統。
（2）根據壓縮空氣儲能系統的規模不同，可以分為：①大型壓縮空氣儲能系統（單臺機組規模為100 MW級）；②小型壓縮空氣儲能系統（單臺機組規模為10 MW級）；③微型壓縮空氣儲能系統（單臺機組規模為10 kW級）。
（3）根據壓縮空氣儲能系統是否同其它熱力循環系統耦合，可以分為：①傳統壓縮空氣儲能系統；②壓縮空氣儲能-燃氣輪機耦合系統；③壓縮空氣儲能-燃氣蒸汽聯合循環耦合系統；④壓縮空氣儲能-內燃機耦合系統；⑤壓縮空氣儲能-制冷循環耦合系統；⑥壓縮空氣儲能-可再生能源耦合系統。
第六節：壓縮空氣儲能當前存在的問題是什么？
目前壓縮空氣系統存在著諸多問題，其中最重要的是其與抽水蓄能一樣太受地理條件約束，建造壓縮空氣系統，需要特殊的地理條件來作為大型儲氣室，如高氣密性的巖石洞穴、鹽洞、廢棄礦井等，這一限制是影響這項技術推廣的重要因素之一。此外傳統的空氣壓縮系統，系統效率僅為40%-55%，相比抽水蓄能的80%，效率較低。
第七節：壓縮空氣儲能的電度成本
張家口的100MW級項目，造價是7.07億，初裝成本，100MW×4h，1600-1700元/kWh，7000元/kW，換算到度電成本大概是2毛5。一年330次循環，30年壽命，每年一個月檢修期。
第八節：壓縮空氣儲能的技術優點
壓縮空氣儲能系統具有容量大、工作時間長、經濟性能好、充放電循環多等優點，具體如下。
（1）壓縮空氣儲能系統適合建造大型電站（>100 MW），僅次于抽水電站；壓縮空氣儲能系統可以持續工作數小時乃至數天，工作時間長。
（2）壓縮空氣儲能系統的建造成本和運行成本均比較低，遠低于鈉硫電池或液流電池，也低于抽水蓄能電站，具有很好的經濟性。
（3）壓縮空氣儲能系統的壽命很長，可以儲釋能上萬次，壽命可達40~50年；并且其效率可以達到70%左右，接近抽水蓄能電站。
第九節：壓縮空氣儲能的技術缺點
壓縮空氣儲能系統比較適合于大型系統，小型壓縮空氣儲能系統一般應用于一些特殊的領域效率不高，而大型系統需要特定的地理條件建造大型儲氣室，如巖石洞穴、鹽洞、廢棄礦井等，大大限制了壓縮空氣儲能系統的應用范圍。
第十節：收益模式
第一種，可再生能源+儲能，風光儲一體。
第二種，電網側儲能，類似抽水蓄能，響應電網調度，依靠容量電價和電量電價，以示范項目的形式是可能的。電網特別需要長時儲能，抽水蓄能雖然開工了很多，但是建成是7年以后的事了。
第三方面就是用戶側，比較成功的就是山東的共享儲能模式，用戶能夠租賃、購買服務，共享儲能是個比較好的商業模式，山東儲能收益主要靠共享儲能，容量電價很少。
第四種，發電企業或者用戶自己裝，峰谷差套利省錢，電能質量管理，極端情況下保電，提高電力保障可靠性。
第十一節：壓縮空氣儲能真有想象中那么好嗎？
隨著新能源裝機比例不斷擴大，對大容量長時間儲能系統的需求是一個共識。目前抽水蓄能系統是最成熟成本也相對低的大容量儲能系統，其他的大容量長時儲能技術幾乎都沒有完全商業化，壓縮空氣儲能是其中一種走的比較遠的儲能系統系統。
但是目前我覺得有很多人看待壓縮空氣儲能過于樂觀了，所謂的先進壓縮空氣儲能效率都能到60%，單位kw的投資成本又很低，這兩個特點目前來說是達不到的。在這我想要說說為啥達不到的關鍵因素-儲熱系統。
壓縮空氣儲能為什么需要儲熱系統呢，在壓縮空氣充能時，空氣經過壓縮機被壓縮至高壓，同時空氣的溫度升高，傳統的壓縮空氣儲能會將空氣經過壓縮獲得的熱能散去，這就造成了能量的損失，效率會比較低，同時在放能時，將儲存在鹽穴中的高壓空氣通過透平向外做功，為了提高效率，會使用天然氣燃燒加熱空氣，這是傳統的壓縮空氣儲能循環。
傳統的壓縮空氣儲能電站其實在1978年就已經在德國投入運行，這種壓縮空氣的儲能系統是不帶儲熱系統的，它的效率對外公布的是42%，具體是怎么來的呢，是它每向外發出1kwh的電，需要充入0.8kwh的電，同時還要消耗1.6kwh的天然氣，效率=1/（0.8+1.6）≈42%，這就是傳統壓縮空氣儲能40%多效率的來源。但是這個循環中消耗了化石能源天然氣，對將來實現雙碳目標來說，是不適合的。
現在發展的先進壓縮空氣儲能都是帶儲熱系統的，其就是把充能時空氣獲得的熱能通過換熱器儲存在某種介質中，在放能時再把這部分熱能通過換熱器傳遞給空氣，變成高溫高壓的空氣通過透平向外做功，如果能將儲存的能量充分利用，目前的先進壓縮空氣儲能循環的效率能夠達到60%，并且不需要天然氣補燃。如果能達到這樣的條件，似乎是能和抽水蓄能稍微比一比了，但目前來說，這樣的參數目前壓縮空氣儲能還達不到，具體是什么原因呢？
我們知道先進壓縮空氣儲能與傳統的壓縮空氣儲能最大的區別就是先進壓縮空氣儲能帶有儲熱系統，不需要補燃，那么先進壓縮空氣儲能的儲熱系統能否經濟的完成，就是先進壓縮空氣儲能能否商業化的重要影響因素。
但這個答案目前來說是否定的。
目前知網上已經有許多有關先進壓縮空氣儲能的仿真模擬，但在這些仿真模擬中，儲熱系統幾乎都是使用的導熱油，這是有問題的，主要原因有兩個：
①，高溫的導熱油是有壓力的，這意味著儲存導熱油的儲罐必須要做成壓力容器，這會導致兩個問題，第一，單個導熱油儲罐的容積不能做的太大，一個儲熱系統會有許多的導熱油儲罐并列；第二，導熱油儲罐的成本會非常的高。
②，導熱油的劣化，導熱油一般還是用作傳熱介質，不用做儲熱介質，主要是因為導熱油并不如熔鹽那般穩定，光熱電站上的數據，導熱油需要每年補充1%，同時導熱油的價格也非常昂貴，達到4萬/噸，這使得使用導熱油作為儲熱介質是非常不經濟的。
但尷尬的是，壓縮空氣儲能，需要儲存能量的范圍大概60-400℃間，這個區間除了導熱油外目前沒有合適的儲能介質來儲熱。
金壇壓縮空氣儲能項目是世界上第一個非補燃式的壓縮空氣儲能項目，目前使用的就是用導熱油作為儲熱材料，從公開的照片就可以看到，其廠區有一排并列的導熱油罐，其建設成本未找到公開資料，這個項目更多的是示范性質的，我個人覺得用導熱油做儲熱介質是沒有前途的，會導致超高的投資及運行成本。
目前還有的方案呢是利用水來儲存60到180℃左右的能量，這個方案呢也有一個問題，因為當水高于100℃之后，它就有壓力了，意味著高溫水罐是不能用常見的那種水罐來儲存的。我們做過方案，目前考慮是用球罐，但球罐價格高，能做的單位也少，況且只存到180℃的話，電到電的效率基本也不會高于50%。
另外一種方案呢是用低熔點的熔鹽，比如如果研發出一種熔點為60℃的熔鹽，就基本上可以完美適配壓縮空氣儲能的儲熱需求。有非常多的單位說自己已經開發出了低熔點熔鹽，但實際大規模使用的幾乎沒有。我個人判斷這條路線很難成功，主要就是覺得很難研發出一種經濟的低熔點熔鹽來。我下這個判斷原因如下：工業中一直有需求100-400℃這個溫度區間的傳熱流體，目前主要用的是導熱油，200℃之上會用熔鹽，這是一個非常廣大的市場，在幾十年間有無數的企業和人才尋找過導熱油的替代品，但目前導熱油還幾乎是唯一的選擇，我不認為通過一個小市場中的部分科研人員可以獲得低熔點鹽的突破，硝酸鹽的體系幾乎被研究爛了。
將水和熔鹽結合起來也是一種方案，就是用水儲存60-190℃間的能量，用熔鹽儲存190-400℃間的能量，我們對這種方案進行過計算，效率的卻能達到很高，但是這個方案的投資幾乎要爆炸了。
根據上面的討論，我認為在目前條件下壓縮空氣儲能的儲熱系統在經濟性上是不合理的，要讓壓縮空氣儲能變成主流的大規模長時儲能技術，可能還需要對壓縮空氣儲能的原理有進一步的優化，或者避免儲存這個溫度區間的能量，或者找到一種創新的低成本的儲熱系統。
第十二節：壓縮空氣儲能技術的研發趨勢
（1）傳統壓縮空氣儲能系統將向壓縮空氣儲能與其它類型電站（如燃氣輪機和燃氣蒸汽聯合循環）耦合的方向發展，這樣既可以提高系統的靈活性，又可提高整個系統的效率和經濟性。
（2）帶儲熱的壓縮空氣儲能系統，除去了燃燒室，具有效率高、無污染的特點，并可以方便地和太陽能熱發電系統結合，是壓縮空氣儲能技術的重要發展方向，但需要性能良好的儲熱材料和設備。
（3）小型壓縮空氣儲能系統結構簡單，功能靈活。它利用高壓容器代替儲氣洞穴，能夠擺脫傳統壓縮空氣儲能系統對地形的依賴，可以用于備用電源、汽車動力和分布式供能系統等，具有廣泛的應用前景。
（4）壓縮空氣儲能與可再生能源的耦合系統可以解決可再生能源的間斷性和不穩定性問題，是提高風能、太陽能等可再生能源的容量因子和大規模利用可再生能源的迫切需要，將是壓縮空氣儲能技術的近期主要發展方向。
（5）壓縮空氣儲能論文發表情況（2012-2020）
展望
壓縮空氣儲能技術在高比例間歇性可再生能源發電并網的背景下具有前瞻性的戰略意義。有儲熱的空氣絕熱壓縮儲能系統不僅綜合儲能效率高達 70%，而且無需熱源供熱。相比有熱源的非絕熱壓縮空氣儲能、有儲熱的空氣絕熱壓縮儲能系統，該技術路線無需燃燒燃料供熱，因此更加容易實現CO2減排。 在“雙碳”目標和可再生能源使用比例逐步提高的背景下，帶有儲熱的絕熱空氣壓縮儲能技術與可再生能源耦合系統更具發展前景。