近日，中国科学院工程热物理研究所付文秀、盛勇、陈海生等科研团队自主研发的具有双储气装置的压缩空气储能系统及运行控制方法发明专利正式公开，该技术创新采用高低压分级储气架构，针对性破解传统单储气压缩空气储能机组启动节流损耗大、变工况适配能力弱、储气库长期高压承压等行业痛点，为大规模长时压缩空气储能电站高效、稳定、低成本运行提供全新技术路线。
直击行业痛点：单一储气模式存在多重运行短板
压缩空气储能凭借大容量、长寿命、环境友好等优势，是支撑风光消纳、电网削峰填谷的核心长时储能技术路线。现有商业化系统普遍采用单一储气库/储气罐结构，储气装置长期维持高压状态，与膨胀机组启动、低负荷运行所需低压进气存在巨大压差。
机组每日频繁启停过程中，主进气阀门需克服极大压差完成流量调节，不仅对阀门精密控制、材料耐高压性能提出严苛要求，还会产生显著节流能量损失，拉低系统整体循环效率；同时地下储气库长期处于高压区间，频繁深度放气易破坏腔体密封与地质结构，缩短储气设施使用寿命，制约电站全生命周期经济性。
双储气分级架构创新：低压启机、高压满发分段运行
本次专利核心创新在于构建低压储气罐+高压储气库二级独立储气体系，搭配三级低压压缩、四级高压增压、一级高压膨胀+三级低压串联膨胀的分级机组布局，实现储能、释能全流程分阶段精准控制。
1.压缩储能：分两步有序充能，避免无效增压浪费
储能阶段分为储气罐充气、储气库充气两个流程： 用电低谷期，启动第一三级压缩机组，第二四级压缩机组停机，空气经过滤、三级压缩冷却后存入低压储气罐；待储气罐压力达到额定工作压力，切换管路阀门，同步启动四级压缩机，空气经三级初压+四级增压后送入高压储气库完成大容量储能。两级储气独立充能，杜绝低压空气直接进入高压储气库造成的压缩能耗浪费。
整套压缩系统配套多级冷却器，每级压缩后同步冷却并分离液态杂质，降低压缩温升、提升压缩效率，同时避免水汽腐蚀储气设备。
2.膨胀释能：低压气源平稳启机，高压气源支撑满负荷发电
释能发电阶段采用“先低压启机、后高压满发”控制逻辑，完美解决机组启动压差损耗难题：
低压冲转并网阶段：关闭高压储气库通路，仅释放储气罐低压空气驱动二级、三级、四级串联膨胀机组，依靠第二调节阀精准调节进气流量，驱动机组升速至额定转速并网，稳定带10%额定负荷以上安全运行。全程气源压力与机组进气需求匹配，大幅消除高压阀门节流损失。
高负荷满发阶段：逐步打开储气库管路，高压气体经一级加热器升温后进入一级高压膨胀机做功，排气再送入下游多级膨胀机组；同步以每秒1%~10%步幅缓慢关闭储气罐调节阀，完全依靠储气库高压空气支撑机组额定总负荷输出，满足电网高峰大功率供电需求。
各级膨胀机前端配套独立加热器，实时补偿膨胀过程温度骤降，保障机组稳定高效做功。整套系统配备多组排气阀、调节阀，实现两条储气支路无扰切换，控制系统调节难度显著降低。
多重技术优势，推动储能电站提质增效
相较于传统单储气压缩空气储能方案，该创新系统具备四大核心价值： 第一，大幅降低节流能量损耗，提升电站运行经济性。利用低压储气罐专门承担机组启动与低负荷供气，消除高压大压差节流损耗，系统循环效率明显提升，长期运行可显著减少度电损耗成本。 第二，保护高压储气设施，延长设备服役年限。高压储气库仅在满负荷发电阶段释放气体，日常启机、低负荷工况不消耗库内高压空气，储气库压力维持在安全高位区间，避免过度放气损伤地下腔体结构与密封层。 第三，拓宽系统变工况适应范围。高低压双储气协同工作，可灵活适配风光发电大幅波动出力，既能快速响应短时小幅负荷调节，也可支撑长时间满功率稳定输出，适配新能源基地、独立调峰电站多类应用场景。 第四，设备运维与控制门槛更低。两套储气支路独立调节阀分工调控，无需单只阀门跨超大压差调节，降低阀门选型标准与控制系统响应精度要求，减少核心设备采购与运维成本。
依托中科院工程热物理研究所在压缩空气储能领域长期技术积累，该双储气系统方案后续将开展系统仿真与试验验证，加速推进技术工程化落地，为我国大规模长时储能技术自主创新、构建新型能源体系提供全新解决方案。
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