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液态空气储能(LAES)行业定义及分类

液态空气储能是一种能量储存技术，通过将空气压缩成液态并将其储存在容器中，以便在需要时释放能量。LAES技术利用电力将空气压缩成液态，并将其存储在绝热容器中，当需要释放能量时，通过加热液态空气，使其膨胀成气态，从而驱动涡轮机或发电机发电。

图表：液态空气储能行业分类

资料来源：智研瞻产业研究院整理

液态空气储能技术原理

液态空气储能具备大规模、持久、清洁、低碳环保、安全可靠以及不受地理环境因素制约等诸多鲜明特性，其应用范围极为广阔，尤其在可再生能源消纳、电网调控、黑启动、分布式能源、微电网以及综合性能源服务等多个领域体现出极其优异的性能。

就技术层面而言，在储能环节，液态空气储能系统充分运用了可再生能源产生的电力或者电网在夜间低谷时段所提供的电力作为驱动力来驱动压缩机完成环境空气的压缩过程，经过蓄冷器预冷后的高压空气再进行节流液化处理，最终使得电能得以以常压、低温状态下的液态空气形式被有效地储存起来，同时储存的过程还伴随着压缩过程中所释放出的热量。

在释能环节方面，液态空气经过低温泵加压之后，会进入蓄冷器储存多余的冷量并且发生气化现象，然后经过压缩过程中释放出来的热量（可以选用太阳能光热或者工业中低温余热）进行加热，随后产生的高温高压气体则会驱动空气透平旋转，进而驱动发电机进行发电，发出的电流会接入电网。值得一提的是，在此过程中如果系统内存在剩余的压缩热量，那么这些热量可以被部分用作供应日常生活中的热水或者为冬季取暖提供所需的热量，而另外一部分则可以用于吸收式制冷机组供应空调冷水，从而满足夏季制冷的需求。因此，整个系统可以根据不同季节以及用户对于各种类型能源的需求，灵活调整冷、热、电三种能源供应的比例，以达到整体经济效益最大化的目标。

展望未来，液态空气储能电站将努力开发成为一座能够实现多种能源相互补充和联合供电的智慧型综合能源基站。由于液态空气的密度远远超过压缩空气的密度，因此，其储能密度（即单位储气空间单位时间内所能够产生的发电量）相较于压缩空气储能高出15至20倍。这就意味着液态空气储能无需依赖于特殊的地理环境（例如地下盐穴、矿井等），而且也无需消耗大量的高压容器，所以可以说是迄今为止最为安全可靠的储能技术之一。正因为如此，我们有理由期待液态空气储能有可能成为最富有潜力的新兴能源技术之一，更是未来智能电网的主导支撑技术之一。

图表：液态空气储能技术原理

资料来源：智研瞻产业研究院整理

液态空气储能行业产业链分析

液态空气储能设备制造商和材料供应商是液态空气储能行业的上游，负责研发、设计和制造LAES设备和相关材料。电力公司和能源用户是液态空气储能行业的下游，他们利用液态空气储能技术来储存和调度电力，以平衡能源供需关系。

图表：液态空气储能行业产业链结构

资料来源：智研瞻产业研究院整理

液态空气储能发展优势

1、优势突出

液态空气储能技术源自于经典的压缩空气储能技术，充分利用空气压缩与膨胀的过程，实现电能与热能以及压力能与电能之间的无缝切换。与压缩空气储能方式略有差异在于，液态空气储能系统压缩之后的气体并非直接进入储存机构，反而会进入液化环节，使得原本气态形式的空气转变为液态形态进行储存。

液态空气储能的储能密度远高于压缩空气储能，其瓶压能力可达到前述储能密度的10至40倍之多。相较于传统压缩空气储能体系对地下盐穴或矿井等特殊地理环境的依赖，液态空气储能系统打破了该限制，避免了大量高压容器的需求，具有灵活便捷的选址特性以及安全环保的运作优势。

早在上个世纪的七十年代，著名的英国工程师斯密斯便最早提出了液态空气储能技术的设想；之后，诸如三菱集团、日立公司等日本多家知名企业纷纷投入到了液态空气储能技术的研发领域，然而并未能取得显著的实践成果。直至二零零五年前后，丁玉龙所率领的科研团队在全球范围内首次开创性地提出了先进的液态空气储能系统技术理念，并在实验室规模进行了相关组件及系统的实验验证，这是一项里程碑式的创新突破。在此之后，他们联手英国Highview公司成功打造出了两座分别隶属350千瓦中试级别与5兆瓦商业示范级别的系统装置。

从早期的理论研究、实验室小规模实验环境模拟，历经2018年顺利完成首套功率达5兆瓦、蓄能量高达15兆瓦时的商业示范电站建设，尔后又成功构建全球首套容量高达50兆瓦、存储能量达300兆瓦时的超大型商业液态空气储能系统——这些都是我们在过去近20年时间里一点一滴探索出来的宝贵经验。而经历了多次的示范应用检验及积累，液态空气储能技术的实际可行性与可靠性均获得了充分验证与认可。

图表：液态空气储能优势突出

资料来源：智研瞻产业研究院整理

2、定位精准

各类储能系统按照其持续存储的时长可以被细致地分为短时、中时以及长期储能这三类。其中，短时储能系统主要包括电池、超级电容以及飞轮储能等等，这种类型的储能系统具有高速反应、高功率输出及低容量等特性，其存储时间大多不超过数小时，每天可以进行多次反复的充放电循环操作；而中时储能包含有诸如液态空气储能、压缩空气储能、抽水蓄能、液流电池及储热等多种储存方式，这类储能系统的保存时间在数小时至数个月之间，功率、容量适中，响应速度中等，其典型的运行模式为每日进行一次充放电操作；至于长期储能方面，主要涵盖了氢储能和热化学储能等，这些储能方式具有跨越季节甚至是年度的强大存储能力，每年能够完成的储备循环次数通常在个位数左右。

值得注意的是，虽然它们都属于中时储能范畴，但是每种技术本身也都拥有各自独特的优势。比如，抽水蓄能的储能量极大、全生命周期的总成本非常合适并且技术相对成熟，因此在当前全球范围内的储能装机总量当中占据了超过80%的比例，但是，抽水蓄能的选址常常受到地理位置及水资源情况的制约，使得适合建设此类设施的地点极其稀缺；再比如说，压缩空气储能具备储能量大且安全性高等优点，近年来得到了长足的发展，然而项目的施行同样会受到地理环境的影响；而液流电池储能技术安全可靠，目前市场上只有全钒流电池达到了大规模示范应用的水平，但鉴于钒元素价格极高，与压缩空气储能和抽水蓄能相比较之下，它的投资成本相对较高。

虽然液态空气储能系统与压缩空气储能技术均源于同一体系，拥有类似的单位功率承载能力以及相对接近的最大容量范围，但是我们必须认识到，这两种储能方式实际上更倾向于相互补充以发挥出最佳效果。液态空气储能的尺寸调整具有相当的灵活性，不受限于固定的地理环境，这使得其实际运用场景非常多样化。它可以被广泛地应用于各种领域中，如可再生能源的有效调度、电网性能的平稳调节、分布式能源系统建设以及综合性的能源服务平台等。值得强调的是，液态空气储能不仅能够承受大规模的能源储存任务，而且在冷、热、电三者联合供应方面具备卓越的表现。尤其是在钢铁、化学、水泥等工业及商业领域，液态空气储能无疑是最高效、最理想的能源利用解决方案之一。

图表：液态空气储能定位精准

资料来源：智研瞻产业研究院整理

液态空气储能行业市场规模

统计数据显示，2018年中国液态空气储能(LAES)行业市场规模为1.51亿元，2023年H1中国液态空气储能(LAES)行业市场规为4.85亿元。2018-2023年H1中国液态空气储能(LAES)行业市场规模如下：

图表：2018-2023年H1中国液态空气储能(LAES)行业市场规模

数据来源：智研瞻产业研究院整理

液态空气储能行业发展前景

预计至2050年之际，我国短时间内的储能技术需求量将高达数个TWh之多，中时间段的储能技术需求量有望接近或超出数十TWh水平，而长久时间之内的储能技术需求量则有可能攀升至几百TWh级别。值得注意的是，由于长时效储能技术的循环使用次数相对有限，故此可以理解为其属于国家能源战略储备范畴之中。相形之下，鉴于中时效储能技术能够在特定程度上替代长时效储能技术，因此我们预见到在未来相当长的时间段内，中时效储能技术将会面临更为广泛的需求压力。在这样的大背景之下，以液态空气储能等为主导的新型储能技术显然将会迎来前所未有的发展机遇及广阔的应用前景。

自2022年开始，全球范围内的市场环境正在推动各类新型储能技术纷纷走上商业化道路。其中，2022年4月份，中国政府的国有企业——中国绿色发展有限公司（以下简称“中国绿发”），与中国科学院应用化学研究所（以下简称“中科院理化所以”）正式签署了一项全新的投资合作协议，旨在全面推动液化空气储能技术的产业化和市场推广，同时也在积极筹备执行位于国家级自然保护区——青海海西地区的一个规模达60兆瓦／ 600兆瓦时的大型液态空气储能项目。再者，到了同年12月，由河北建投国融能源主导的液态空气储能科技攻关项目成功通过审批，该项目被正式列入河北省省级科技计划名单之中，成为重点项目之一。此外，我们注意到江苏金合股份有限公司同样始终走在液态空气储能项目落地的前端。

针对液态空气储能项目所需的关键设备，例如压缩机、低温膨胀机、液体泵以及膨胀发电机等等，国产设备已经具备相当完善的生产工艺和技术水平，产业链条也整齐紧密，实现的实际制造成本相较于社会各界的过往评估明显偏低。具体而言，首批应用项目的成本预计将高于预期数值，但是随着大规模的推广与应用工作逐步推进，价格有望迅速下滑。此外，从更深入的角度来看，项目的总成本并非仅仅是各种设备单价的简单累加之和，在完成系统集成之后依然存在一定量的降本空间。最后一点，项目的最终造价还受到诸多因素的影响，比如应用场景等等，不同的应用场景对应的成本投入呈现出显著的差异性。综合以上观点，我们可以得出结论——液态空气储能每度电的运行成本与压缩空气、抽水蓄能等传统储能技术的价格基本持平。当储能系统的容量逐步扩大时，其建造费用将逐渐降低，例如在8小时储能系统功率达到100MW的情况下，单位造价相较于预估值仅提高46%左右。

如今液态空气储能技术仍处在初级发展阶段，其产业发展需要借助政府强有力的政策扶持才能获得质的飞跃。换句话说，政府应当给予包括液态空气储能在内的所有储能技术平等的市场准入权利、鼓励举措、产业发展推手、招商引资清单，从而确保所有技术都能获得公平竞争的机会，进而推动整个行业的蓬勃发展。