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《压缩空气储能电站叶轮式膨胀机技术规范》发展报告

TechnicalSpecificationforTurbineExpandersofCompressedAirEnergyStoragePowerStationsDevelopmentReport

摘要

随着碳达峰、碳中和战略目标的推进，大规模储能技术成为解决可再生能源并网问题的关键。压缩空气储能(CAES)因其规模大、成本低、寿命长等优势，成为最具发展潜力的大规模储能技术之一。本报告系统分析了《压缩空气储能电站叶轮式膨胀机技术规范》立项的必要性和可行性，详细阐述了该标准与现有螺杆膨胀机标准的重大差异，包括功率等级、运行工质、机械结构等方面的技术特征。报告指出，当前压缩空气储能领域快速发展，但缺乏针对叶轮式膨胀机的专门标准，亟需建立完善的技术规范体系。本标准的制定将填补行业空白，规范10MW及以上功率叶轮式膨胀机的设计、制造、选型、检验等环节，促进压缩空气储能产业健康有序发展。报告还介绍了标准的主要技术内容，包括设备保证值、调节运行要求、保护系统规范等，并展望了标准实施后对行业发展的推动作用。

关键词：压缩空气储能；叶轮式膨胀机；技术规范；标准体系；可再生能源

Keywords:Compressedairenergystorage;Turbineexpander;Technicalspecification;Standardsystem;Renewableenergy

正文

1.立项背景与必要性

在全球能源转型背景下，储能技术已成为解决可再生能源波动性和间歇性问题的关键。根据国际能源署(IEA)数据，到2030年全球储能装机容量需增长35倍才能实现碳中和目标。压缩空气储能(CAES)因其独特优势，被列为国家重点发展的储能技术方向。

与传统螺杆膨胀机相比，压缩空气储能电站叶轮式膨胀机具有显著差异：

1)功率等级：针对10MW及以上大功率系统，远超螺杆膨胀机(10MW)的容量范围

2)运行工质：采用高压空气(≥4MPa)作为工质，不同于螺杆膨胀机的蒸汽/有机工质

3)结构形式：采用轴流式、斜流式或向心式叶轮结构，区别于螺杆式容积结构

4)运行特性：具备多级再热、快速响应、频繁启停等特殊技术要求

目前国内已建成多个示范项目，如河北张家口100MW、山东肥城300MW级电站，积累了丰富的实践经验，为标准的制定提供了坚实的技术基础。

2.标准主要内容

本标准作为设备及试验类规范，主要包含以下技术内容：

适用范围

-发电功率10MW及以上的叶轮式膨胀机组

-其他小功率机组可参照执行

核心技术要求

1.性能保证值：包括效率、出力、振动等关键指标

2.调节系统：满足快速响应(≤30s)和频繁启停(≥5000次/年)要求

3.运行规范：规定启动、停机、变工况等操作流程

4.保护系统：超速、振动、温度等多重保护配置

5.试验方法：性能验收试验的特殊要求

特殊技术要求

-适应4MPa以上高压空气介质

-满足30年以上设计寿命

-实现多级再热系统匹配

3.标准创新性

1)填补空白：首个针对CAES叶轮式膨胀机的专门标准

2)技术引领：规范大功率(≥10MW)膨胀机技术要求

3)体系完善：补充《新型储能标准体系建设指南》中压缩空气储能领域标准

主要参与单位介绍

中科院工程热物理研究所作为本标准的主要起草单位，是我国压缩空气储能技术研究的领军机构。该所自2005年起系统开展CAES技术研发，建成了国际首套1.5MW、10MW和100MW先进压缩空气储能系统，相关技术指标达到国际领先水平。研究所拥有国家能源大规模物理储能技术研发中心，在叶轮机械设计、系统集成等方面具有深厚积累，为本标准的制定提供了坚实的技术支撑。

结论与展望

《压缩空气储能电站叶轮式膨胀机技术规范》的制定将有效解决行业标准缺失问题，规范大功率叶轮式膨胀机的技术要求和试验方法，促进压缩空气储能技术的规模化应用。随着十四五期间300MW级项目的陆续建设，本标准将为行业发展提供重要技术依据。

未来建议：

1)加强标准宣贯实施，建立认证检测体系

2)持续跟踪技术发展，适时修订标准内容

3)推动国际标准对接，提升中国技术影响力

本标准的实施将有力支撑我国新型电力系统建设，为实现双碳目标提供重要的技术标准保障。