近年來(lái)，我國部分地區多次發(fā)生了嚴重陰霾天氣，如何利用清潔能源減少環(huán)境污染是我國經(jīng)濟發(fā)展長(cháng)期需要面對的重要問(wèn)題。新能源(new energy)的規模應用以及間歇性可再生能源的大規模入網(wǎng)、傳統電力峰谷差值的增長(cháng)(increase)，各種能源應用問(wèn)題也隨之出現，而儲能技術(shù)的應用將為解決這些問(wèn)題提供非常有效的途徑。目前電力儲能技術(shù)較多，壓縮空氣儲能由于優(yōu)勢明顯，未來(lái)無(wú)疑將成為除抽水蓄能之外最具發(fā)展潛力的大規模儲能。
　　電力儲能按照技術(shù)分類(lèi)，可分為機械儲能（抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等）、電磁儲能（超級電容器等）和電化學(xué)儲能（鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池等）等（見(jiàn)）。
　　在各種儲能技術(shù)中，抽水蓄能在規模上最大，達到上GW，技術(shù)也最成熟；壓縮空氣儲能次之，單機規?？梢赃_到1MW級別；化學(xué)儲能規模較小，單機規模一般在MW級別或更小，并且規模越大控制問(wèn)題越突出。目前為止，已經(jīng)大規模投入商業(yè)應用的大規模儲能技術(shù)（比如1MW級以上）只有抽水蓄能、壓縮空氣儲能兩種。下面對適合大規模儲能的抽水蓄能、壓縮空氣儲能的性能特點(diǎn)分別展開(kāi)詳細描述。
　　放電時(shí)間儲能技術(shù)壓縮空氣超級電容飛輪鉛酸電池鋰離子電池鈉硫電池鎳鎘電池鎳氫電池抽水蓄能釩(化學(xué)式V )液流電池鋅溴電池能量（MWl電力儲能技術(shù)概況1.1抽水蓄能抽水蓄能需要高低兩個(gè)水庫，并安裝能雙向運轉(Operation)的電動(dòng)水泵機組。它利用電能與水的勢能轉變，將風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生資源產(chǎn)生的不可控的電能轉變?yōu)殡娋W(wǎng)可以接納的穩定電能或者起削峰平谷的目的（見(jiàn)）。
　　抽水蓄能是在電力系統中技術(shù)最成熟、應用最廣泛的一種儲能技術(shù)。截至2011年，我國抽水蓄能總裝機容量超過(guò)1800萬(wàn)kW，規劃2015年達到3000萬(wàn)kW.抽水蓄能可以建造為不同容量，能量釋放時(shí)間可從幾小時(shí)到幾天，是目前唯一達到GW級的儲能技術(shù)，同時(shí)轉化效率較高，綜合效率可達70% ~85%.其缺點(diǎn)在于需要建設高低兩個(gè)水庫，受到特殊的場(chǎng)地要求選址非常困難，而且廠(chǎng)址一般都遠離大規模風(fēng)電場(chǎng)和太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)，建設周期也較長(cháng)，還會(huì )帶來(lái)一定的生態(tài)和移民問(wèn)題。
　　發(fā)電量壓縮(compression)空氣儲能是另一種可以實(shí)現大容量和長(cháng)時(shí)間電能存儲的電力儲能系統，是指將低谷、風(fēng)電、太陽(yáng)能等不易儲藏的電力用于壓縮空氣，將壓縮后的高壓空氣密封在儲氣設施中，在需要時(shí)釋放(release)壓縮空氣推動(dòng)透平發(fā)電的儲能方式。
　　目前，地下儲氣站采用報廢礦井、沉降在海底的儲氣罐、山洞、過(guò)期油氣井和新建儲氣井等多種模式(pattern)，其中最理想的是水封恒壓儲氣站，能保持輸出恒壓氣體。昆山空壓機保養冷卻水通過(guò)管道進(jìn)入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過(guò)主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。地上儲氣站采用高壓的儲氣罐模式。
　　壓縮空氣儲能是一種基于燃氣輪機的儲能技術(shù)，技術(shù)非常成熟，已經(jīng)實(shí)現大規模商業(yè)化應用。壓縮空氣儲能具有容量大、工作時(shí)間長(cháng)、經(jīng)濟(jīng jì)性能好、充放電循環(huán)多等優(yōu)點(diǎn)，具體如下：⑴規模上僅次于抽水蓄能，適合建造大型電站。
　　壓縮空氣儲能系統可以持續工作數小時(shí)乃至數天，工作時(shí)間長(cháng)；⑵建造成本和運行成本比較低，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(jīng)濟性。
　　隨著(zhù)絕熱材料的應用僅使用少量或不使用天然氣或石油等燃料加熱壓縮空氣，燃料成本(cost)占比逐步下降；（3）場(chǎng)地限制少。雖然將壓縮空氣儲存在合適的地下礦井或溶巖下的洞穴中是最經(jīng)濟的方式，但是現代壓縮空氣儲存的解決方法是可以用地面儲氣罐取代溶洞；（4）壽命長(cháng)，通過(guò)維護可以達到40~50年，接近抽水蓄能的50年。并且其效率可以達到60%左右，接近抽水蓄能電站；（5）安全性和可靠性高。壓縮空氣儲能使用的原料是空氣，不會(huì )燃燒(combustion)，沒(méi)有爆炸的危險，不產(chǎn)生任何有毒有害氣體。萬(wàn)一發(fā)生儲氣罐漏氣的事故，罐內壓力會(huì )驟然降低，空氣既不會(huì )爆炸也不會(huì )燃燒。
　　總之，在我國廣泛不具備建設抽水蓄能電站自然(natural)條件的一些地區，尤其遠離消費中心的大型風(fēng)電場(chǎng)和太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)，迫切需要研究開(kāi)發(fā)另外一種能夠大規模長(cháng)時(shí)間(time)使用的儲能技術(shù)。由于壓縮空氣儲能優(yōu)勢明顯，可以彌補抽水蓄能的先天不足，將是有效解決我國大規模儲能問(wèn)題的重要選擇。
　　2.1工作原理壓縮空氣儲能是基于燃氣輪機技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種能量存儲系統，工作原理非常類(lèi)似。
　　燃氣輪機(Turbine)裝置由壓氣機、燃燒(combustion)器（或叫燃燒室）和透平3個(gè)主要部分組成（見(jiàn)）。燃氣輪機的工作原理為：葉輪式壓氣機從外部吸收空氣，壓縮后送入燃燒器，同時(shí)燃料（氣體或液體燃料）也噴入燃燒室與高溫壓縮空氣混合，在定壓下進(jìn)行燃燒。生成的高溫高壓煙氣進(jìn)入透平膨脹做功，推動(dòng)動(dòng)力葉片高速旋轉，同時(shí)驅動(dòng)壓氣機旋轉增壓空氣，燃氣輪機裝置中約2/3功率用于驅動(dòng)壓氣機。
　　燃氣輪機的主要結構壓縮空氣儲能一般包括5個(gè)主要部件：壓氣(Pressure)機、燃燒室及換熱器、透平、儲氣裝置(Apparatus)（地下或地上洞穴或壓力容器）、電動(dòng)機/發(fā)馬達（見(jiàn)）。其工作原理與燃氣輪機稍有不同的是：壓氣機和透平不同時(shí)工作，電動(dòng)機與發(fā)電機共用一機。在儲能時(shí)，壓縮空氣儲能中的電動(dòng)70裝備機械機耗用電能，驅動(dòng)壓氣機壓縮空氣并存于儲氣裝置中；放氣發(fā)電過(guò)程中，高壓空氣從儲氣裝置釋放，進(jìn)入燃氣輪機燃燒室同燃料一起燃燒后，驅動(dòng)透平帶動(dòng)發(fā)電機輸出電能。由于壓縮空氣來(lái)自?xún)庋b置，透平不必消耗功率帶動(dòng)壓氣機，透平的出力幾乎全用于發(fā)電。
　　壓氣機電力離合吾透平電動(dòng)機/發(fā)電機燃半-空氣壓縮空氣廢氣儲氣裝置燃半-壓縮空氣儲能基本原理2.2應用現狀壓縮空氣儲能發(fā)電已有成熟的運行經(jīng)驗，最早投運的機組已安全運行30多年。目前已有兩座大規模壓縮空氣儲能電站投入了商業(yè)運行，分別位于德國和美國。
　　第一座是1978年投入商業(yè)運行的德國Huntorf電站。目前仍在運行中，是世界上最大容量的壓縮空氣儲能電站。機組的壓縮機功率（指物體在單位時(shí)間內所做的功的多少）60MW，釋能輸出功率為290MW.系統將壓縮空氣存儲在地下600m的廢棄礦洞中，礦洞總容積達3.Ixl05m3，壓縮空氣的壓力最高可達10MPa.機組可連續充氣8li，連續發(fā)電2li.該電站在1979年至1991年期間共啟動(dòng)并網(wǎng)5000多次，平均啟動(dòng)可靠性97.6%.實(shí)際運行效率約為42%.第二座是1991年投入商業(yè)運行的美國Alabama州的McIntosh壓縮空氣儲能電站（見(jiàn)）。儲能電站壓縮機組功率為50MW，發(fā)電功率為110MW.儲氣洞穴在地下450m，總容積為5.6xl05m3，壓縮空氣儲氣壓力為7.5MPa.可以實(shí)現連續41h空氣壓縮和26h發(fā)電，機組從啟動(dòng)到滿(mǎn)負荷約需9min.該電站由Alabama州電力的能源控制中心進(jìn)行遠距離自動(dòng)控制。實(shí)際運行效率約為54%. 2700MW的大型(Large scale)壓縮空氣儲能商業(yè)電站，該電站由9臺300MW機組組成。壓縮空氣存儲于地下670m的地下巖鹽層洞穴內，儲氣洞穴容積為9.57xl06m3.日本于2001年投入運行的上砂川盯壓縮空氣儲能示范項目(xiàng mù)，位于北海道空知郡，輸出功率為2MW，是日本開(kāi)發(fā)400MW機組的工業(yè)試驗(test)用中間機組。它利用廢棄的煤礦坑（約在地下450m處）作為儲氣洞穴，最大壓力為8MPa.瑞士ABB（現已并入阿爾斯通）正在開(kāi)發(fā)聯(lián)合循環(huán)壓縮空氣儲能發(fā)電系統。儲能系統發(fā)電功率為422MW，空氣壓力為3.3MPa，系統充氣時(shí)間為8h，儲氣洞穴為硬巖地質(zhì)，采用水封方式。目前除德、美、日、瑞士外，俄、法、意、盧森堡、南非、以色列和韓國等也在積極開(kāi)發(fā)壓縮空氣儲能電站。
　　我國對壓縮空氣儲能系統的研究開(kāi)發(fā)開(kāi)始比較晚，大多集中在理論和小型實(shí)驗層面，目前還沒(méi)有投入商業(yè)運行的壓縮空氣儲能電站中科院工程熱物理研究所正在建設1.5MW先進(jìn)(advanced)壓縮空氣儲能示范系統。
　　根據壓縮空氣儲能的絕熱方式，可以分為兩種：非絕熱壓縮空氣儲能、帶絕熱壓縮空氣儲能。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機，檢查壓縮機所有部件，排除壓縮機所有故障。昆山空壓機保養是回轉式連續氣流壓縮機，在其中高速旋轉的葉片使通過(guò)它的氣體加速，從而將速度能轉化為壓力。這種轉化部分發(fā)生在旋轉葉片上，部分發(fā)生在固定的擴壓器或回流器擋板上。同時(shí)根據壓縮空氣儲能的熱源不同，非絕熱壓縮空氣儲能可以分為無(wú)熱源的非絕熱壓縮空氣儲能、燃燒燃料的非絕熱壓縮空氣儲能，帶絕熱壓縮空氣儲能可以分為外來(lái)熱源的帶絕熱壓縮空氣儲能、壓縮熱源的帶絕熱壓縮空氣儲能（見(jiàn)）。
　　無(wú)熱源的非f燃燒燃料的絕熱(Thermal insulation)壓縮空：非絕熱壓縮氣儲能l空氣儲能無(wú)熱源燃燒燃料儲熱壓縮空氣儲能的分類(lèi)3.1無(wú)熱源的非絕熱壓縮空氣儲能無(wú)熱源的壓縮空氣儲能系統既不采用燃燒燃料加熱，也不采用其他外來(lái)熱源和絕熱裝置(Apparatus)。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類(lèi)似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。
　　在儲能時(shí)，電動(dòng)機帶動(dòng)壓氣(Pressure)機壓縮空氣并存于儲氣裝置中；放氣發(fā)電過(guò)程中，高壓空氣從儲氣裝置釋放，驅動(dòng)透平帶動(dòng)發(fā)馬達輸出電能（見(jiàn)）。
　　無(wú)熱源的非絕熱壓縮空氣儲能優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，但系統能量密度（單位:g/cm3或kg/m3)和效率較低。因此，它僅應用在微小型系統中，用作備用電源、空氣馬達動(dòng)力和車(chē)用動(dòng)力等，不適應大規模儲能。
　　無(wú)熱源的非絕熱壓縮空氣儲能3.2燃燒燃料的非絕熱壓縮空氣儲能燃燒燃料的非絕熱空氣壓縮蓄能的特點(diǎn)是需要向系統提供較多額外的燃料，放氣時(shí)加熱從儲氣裝置中流出的空氣。
　　典型代表為德國的Huntorf壓縮空氣儲能電站和美國Alabama州的McIntosh壓縮空氣儲能電站。它們與壓縮空氣儲能基本原理相比，壓縮過(guò)程和膨脹過(guò)程為二級，壓縮過(guò)程包括級間以及級后冷卻，膨脹過(guò)程包括中間再熱結構。
　　德國的Huntorf壓縮空氣儲能結構見(jiàn)。在儲能過(guò)程中，電動(dòng)機帶動(dòng)壓縮機，空氣通過(guò)兩級壓縮成高壓空氣，同時(shí)使用冷卻裝置，在進(jìn)入儲氣裝置之前被冷卻，然后存于儲氣裝置中。在釋能過(guò)程中，高壓空氣從儲氣裝置釋放，通過(guò)兩次補燃，驅動(dòng)透平帶動(dòng)發(fā)電機輸出電能。
　　燃燒燃料的非絕熱壓縮空氣儲能（不帶回熱）統結構見(jiàn)。它與德國的Huntorf壓縮空氣儲能不同之處在于它是帶有余熱回收裝置的壓縮空氣儲能系統，通過(guò)回收渦輪（Turbo）排氣中的廢熱預熱壓縮空氣，從而可以提高系統的熱效率。由于具有回熱結構，McIntosh電站的單位發(fā)電燃料消耗（consume)相對于Huntorf電站節省了燃燒燃料的非絕熱壓縮空氣儲能（帶回熱）72裝備機械電力壓氣機離合器透平電動(dòng)機/發(fā)電機空氣冷卻裝S儲氣裝置燃半-余熱轉換器廢氣電力壓氣機離合器透平空氣電動(dòng)機/發(fā)電機冷卻裝3儲氣裝置壓氣機電力透平離合器電動(dòng)機/發(fā)電機空氣壓縮空氣廢氣儲氣裝置帶絕熱非絕熱3.3外來(lái)熱源的帶絕熱壓縮空氣儲能此類(lèi)壓縮空氣儲能是通過(guò)存儲外來(lái)熱源代替燃料燃燒加熱。外來(lái)熱源可以是太陽(yáng)能熱量、電力、化工、水泥等行業(yè)的余熱廢熱等。目前應用最廣泛是太陽(yáng)能熱能，太陽(yáng)能熱利用是一種最現實(shí)、最有前景、最能夠有份額的替代化石能源消耗的太陽(yáng)能利用方式方法，通過(guò)太陽(yáng)集熱器可以獲得550°C以上的高溫，但由于太陽(yáng)能的間歇性和不穩定性，儲熱裝置在太陽(yáng)能熱利用系統中具有先天的需求。
　　在儲能過(guò)程中，電動(dòng)機帶動(dòng)壓縮機，壓縮成高壓空氣存于儲氣裝置中，外來(lái)熱源熱能存儲在儲熱裝置中。在釋能過(guò)程中，利用存儲的外來(lái)熱源熱能加熱壓縮空氣，驅動(dòng)透平帶動(dòng)發(fā)電機輸出電能（見(jiàn)0）。
　　壓氣機電(jī diàn)力透平離合吾兩p電動(dòng)機/發(fā)電機空氣壓縮空氣儲熱換熱裝置廢氣儲氣裝置外來(lái)熱郊溫，增加了對壓氣機耐熱材料的要求。昆山空壓機保養是回轉式連續氣流壓縮機，在其中高速旋轉的葉片使通過(guò)它的氣體加速，從而將速度能轉化為壓力。這種轉化部分發(fā)生在旋轉葉片上，部分發(fā)生在固定的擴壓器或回流器擋板上。系統雖然去除了燃燒室，但是增加了儲熱裝置，會(huì )帶來(lái)管道和閥門(mén)(功能：截止、導流、穩壓、分流等)數量的增加與儲氣裝置體積過(guò)大的問(wèn)題。
　　壓氣機電力離合器離合吾透平電動(dòng)機/發(fā)電機空氣儲熱換熱裝置廢氣壓縮空氣儲氣裝置1壓縮熱源的帶絕熱壓縮空氣儲能傳統的壓縮空氣儲能主要通過(guò)透平直接發(fā)電。
　　為了提高系統工作方式的靈活性，改善系統的效率和適應特殊用途等，逐步出現了直接利用經(jīng)過(guò)壓縮空氣儲能壓縮后的高壓空氣與其他熱力循環(huán)系統耦合的應用方式
　　0外來(lái)熱源的帶絕熱壓縮空氣儲能3.4壓縮熱源的帶絕熱壓縮空氣儲能壓縮空氣儲能系統中空氣的壓縮過(guò)程接近絕熱過(guò)程，產(chǎn)生大量的壓縮熱。如在理想狀態(tài)下，壓縮空氣至10MPa，能夠產(chǎn)生650°C的高溫。
　　在儲能過(guò)程中，壓縮(compression)熱源的帶絕熱(Thermal insulation)壓縮空氣儲能將空氣壓縮過(guò)程中的壓縮熱存儲在儲熱裝置(Apparatus)中，高壓空氣存于儲氣裝置中。在釋能過(guò)程中，利用存儲的壓縮熱能加熱壓縮空氣，然后驅動(dòng)渦輪（Turbo）做功（見(jiàn)1）。
　　與非絕熱(Thermal insulation)壓縮空氣儲能相比較，綜合效率最高可達到70%.同時(shí)，此系統中壓氣機的出口會(huì )達到650°C的高4.1壓縮空氣儲能與可再生能源（解釋:向自然界提供能量轉化的物質(zhì))耦合系統風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電出力的不確定性和波動(dòng)性給電網(wǎng)的實(shí)時(shí)功率（指物體在單位時(shí)間內所做的功的多少）平衡和安全穩定運行帶來(lái)諸多問(wèn)題。壓縮空氣儲能可實(shí)現間歇式可再生能源穩定輸出(Output)，為可再生能源大規模(guī mó)利用提供有效的解決方案(fāng àn)。
　　在用電低谷，風(fēng)電場(chǎng)的多余電力驅動(dòng)壓氣機，壓縮并儲存壓縮空氣，同時(shí)太陽(yáng)能熱能存儲在儲熱裝置(Apparatus)中。
　　在釋能過(guò)程中，利用太陽(yáng)能熱能和尾氣中的熱量加熱壓縮空氣，需要時(shí)通過(guò)(tōng guò)燃燒(combustion)進(jìn)一步加熱壓縮空氣，然后進(jìn)入透平發(fā)電上網(wǎng)此系統可以有效解決可再生能源的并網(wǎng)問(wèn)題，進(jìn)一步提高歇式可再生能源在電網(wǎng)中供電的比例（見(jiàn)2）。
　　風(fēng)電場(chǎng)壓氣機離合器電網(wǎng)透平電動(dòng)機/發(fā)電機t.壓縮空氣儲氣裝置燃料廢氣儲熱換熱裝置余熱轉換器太陽(yáng)能熱能2壓縮空氣儲能與可再生能源（解釋:向自然界提供能量轉化的物質(zhì))耦合系統等儲氣裝置里；在用電高峰時(shí)，壓縮空氣通過(guò)燃氣輪機的廢氣加熱之后，可以直接噴入或者同燃氣輪機壓縮空氣混合噴入燃燒室，以增加燃氣輪機出功，其排氣仍通過(guò)余熱換熱器加熱壓縮空氣儲能中的空氣。
　　壓氣(Pressure)機透平電力壓氣機余熱燃料(fuel)轉換器廢氣壓縮空氣儲氣裝置4.2壓縮空氣儲能與燃氣輪機耦合系統壓縮空氣儲能與燃氣輪機的結構和工作(gōng zuò)原理類(lèi)似，可以組合成高效率的耦合系統，有效利用壓縮空氣儲能起到削峰平谷的目的（見(jiàn)3）。
　　為了提高能源利用效率，在一般情況下，大功率燃氣輪機需要連續高負荷運行，而壓縮空氣儲能則作為燃氣輪機發(fā)電的“加力裝置”。在用電低谷時(shí)，多余電力用來(lái)壓縮空氣并儲存在地下洞穴或者地上高壓容器3壓縮空氣儲能與燃氣輪機耦合系統目前壓縮空氣儲能在我國仍然處在探索階段，技術(shù)尚未成熟，但是系統規模大、儲能成本低，尤其在我國風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源與消費中心地區嚴重逆向分布的背景下，必將會(huì )在未來(lái)電力系統中得到廣泛的應用。
　　裝備機械