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冷量在深夜积攒：液态空气储能的储冷介质与释能曲线

中国能源产业发展网发布时间：

2026-11-07 10:28

【中国能源产业发展网】原创【作者】马行川

格尔木的夜里风大，风机出力往上顶的时候，电网其实消化不了那么多电。把富余的电力存下来，等白天负荷抬起来再放出去，当地那座液态空气储能电站做的就是这件事——先用电把空气压到零下一百九十多摄氏度变成液体，再用这股冷量换回电能。电被折算成了冷量，冷量又被折算回电，中间每一段损失都要有人认账。

这条工艺链的顺序是压缩、净化、液化、储存、释能。空气先经多级压缩，级间冷却把压缩热带走，其中一部分热量可以被回收，留到释能阶段给气态空气再热；高压空气进入冷箱后被逐级降温，直到液化，液空存入常压低温储罐；释能时液空被泵出、加压、复温气化，再驱动膨胀机做功发电。链条上冷与热一直在被搬运，往返效率的高低，取决于每一段的热量回收做得多干净。

深冷工艺的第一道关是净化。空气里的水蒸气和二氧化碳在低温下会结成冰与干冰，一旦堵进板翅式换热器那些细窄通道，整套装置只能停机复温。所以液化前的纯化单元必须把杂质脱到极低水平，吸附剂再生周期、切换时序、露点在线监测都被写进操作规程。青海海西那座项目配置的空气纯化装置，公开表述的功能正是脱除空气中的水和二氧化碳，以保障深冷系统长期稳定运行。

第二道关是储冷。液态空气储能的储罐是常压容器，容量做大主要靠加大罐容与提高液化率，这与高压容器路线是两套思路。常压带来的好处是规模越大单位成本越低，代价是液空温度极低，任何漏热都会变成持续的蒸发损失，罐内蒸发气的回收与再液化因此成了日常运行的关键动作。蓄冷填料的选择、冷量回收率、启动时的冷箱预冷速度，都直接影响日循环的净效率。

工程侧已经交出第一份答卷。位于青海省海西蒙古族藏族自治州格尔木市的60MW/600MWh液态空气储能示范项目于近日并网发电，由中国绿发投资集团投资建设，具有完整自主知识产权，设备国产化率100%，储能功率与储能容量均居世界液态空气储能领域首位。该项目是国家能源局新型储能试点示范项目和能源领域首台（套）重大技术装备，采用零下一百九十四摄氏度的超低温深冷液化核心工艺。

为这件事配套的首台（套）装备清单也有看点。一级离心压缩机为全球规模最大的水平剖分式离心压缩机，液体膨胀机单台流量为全球最大，核心设备全部实现国产化突破；项目还集成融合了压缩机控制、膨胀机控制、工艺控制、安全仪表以及可燃有毒气体检测等多套子系统，实现压缩、液化、存储、发电全流程的精准控制，以及冷、热、电、气多能流的实时协调。

释能曲线才是电网真正关心的东西。储能电站给出的不是一条恒功率直线，而是一条随时间衰减的斜线：起始段可以按额定功率顶上去，随着储罐液位下降、复温介质温度变化，出力逐步回落。这条曲线的形状决定了它能承担哪一类任务——尖峰时段的短时间顶峰，还是负荷平台期的连续填补。液空电站从冷态启动到满负荷需要数小时量级的准备，这一特性让它的位置更靠近长时调节而非秒级调频，与锂电池、飞轮形成的是互补关系，而不是替代。

并网这一侧的功课同样不少。国网青海省电力公司海西供电公司按新能源准入、检测、验收、运行等技术标准把关，延伸扩建输电线路、改造配电线路，把部分常规变电站升级为智能变电站，以提升电力传输和供应能力。储能设备能不能按调度指令准时出力，取决于这些看似外围的电网条件是否同步到位。

经济性的账要按场景算。液态空气储能不依赖地质条件，选址灵活，寿命长，规模做大之后单位千瓦投资下行，适合电网侧的长时调节与新能源基地配套；短板也很清楚，往返效率低于电化学路线，冷损和辅机自用电在低负荷时段占比偏高。把一座液空电站放进调度序列，需要的是容量补偿机制与调用频次的稳定预期，单靠峰谷价差往往撑不起投资回收。

液化率是一组被反复调校的参数。空气在压缩与膨胀之间来回搬运热量，压缩机把压力提上去，膨胀机把压力泄下来并顺带降温，液化率高低取决于这两台机器与冷箱换热面积的匹配。压缩比提得太高，单位能耗上升；提得太低，液化率不够，罐里存不满。工程上通常用液化率与单位液化功耗两条曲线交叉，找到一个既不浪费电又能把液空攒够的运行点，这个点在负荷波动时还要动态跟随。

储存侧的日常管理同样琐碎。常压低温储罐外的绝热层不可能做到零漏热，液空会持续蒸发，罐内压力随之上行。运行人员要定期把蒸发气引出，经复温后送回管网或送进再液化回路，避免压力超限而排放。液空泵要长期在极低温下工作，密封结构与预冷流程决定了泵的可用率；复温侧的常温气化器在冬季容易结霜结冰，除霜周期也要写进运行规程。

安全边界不只在压力上。液空是氧氮混合物，一旦在某处富集，会改变材料的可燃性判断，因此厂房通风、氧含量监测、可燃有毒气体检测都要按深冷装置的规矩布置。青海海西项目集成的安全仪表系统与可燃有毒气体检测子系统，正是围绕这些风险点设计的，压缩、液化、存储、发电几个环节的控制在同一个平台上联动。

把它放进新能源基地的坐标里看，位置会更清楚。抽水蓄能受地形与水资源限制，盐穴压缩空气依赖地质条件，锂电长时化则要面对成本与安全的双重压力；液态空气储能的工质是空气，选址几乎不受资源约束，规模化后单位投资随罐容摊薄。代价是效率，往返效率明显低于电化学路线，因此它适合承担跨时段的能量搬移和尖峰支撑，而不是全天候的高频吞吐。

从百千瓦级验证走到万千瓦级示范，国内液态空气储能用了不算长的时间。接下来的考题不再是能不能建成，而是能不能连续运行一个完整年度：储冷填料会不会衰减，纯化单元的吸附剂寿命有多长，膨胀机在部分负荷下的效率曲线稳不稳。这些数据攒够之前，长时储能的技术路线之争不会有结论。

（来源：人民网青海频道、中国绿发投资集团官网、国家能源局）

【研究支持机构：《中国工业报社》能源与双碳研究中心 |中国能源产业发展网】

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马行川