液化空气为什么不需要矿物燃料储能？

压缩空气储能(CAES)是指在电网低负荷时期将电能用于压缩空气，在废弃矿井、沉没海底储气罐、洞穴、过期油气井或新建储气井中高压封存空气，在电网高峰负荷时期释放压缩空气促进涡轮发电的储能方式。

自从1949年StalLaval提出用压缩空气储能以来，国内外学者做了大量的研究。目前，世界上已有两座大型传统压缩空气储能电站投入运行。1978年，第一台商用压缩空气储能装置在亨托夫诞生。[1]1991 5月，第二座电站在美国阿拉巴马州麦金托什投产。

目前压缩空气储能系统的形式多种多样，按工质、存储介质和热源可分为传统的压缩空气储能系统(需要化石燃料燃烧)、带蓄热装置的压缩空气储能系统和液气压缩储能系统。

压缩空气储能的应用前景更广阔，比如大大提高效率；使用起来更加灵活，甚至可以用于汽车动力；接受可再生能源，提供可再生能源在电网中的比例，甚至利用工业余热。

压缩空气储能系统大规模发展的主要技术障碍是两个方面:对大型储气装置的需求和对燃烧化石燃料的依赖。为了解决这两个问题，蓄热式压缩空气储能系统、微型压缩空气储能系统、液化空气储能系统、超临界压缩空气储能系统、耦合可再生能源的压缩空气储能系统应运而生。

带蓄热的压缩空气储能系统也称为先进绝热压缩空气储能系统。系统中的空气压缩过程接近绝热过程，有大量的压缩热。例如，在理想状态下，当压缩空气为100bar时，可以产生650°C的高温。压缩后的热能储存在蓄热装置中，压缩空气在能量释放过程中被加热，带动涡轮做功。与传统的燃烧燃料的压缩空气储能系统相比，系统的储能效率大大提高，理论上可以达到70%以上。同时，由于用压缩热代替燃料燃烧，系统取消了燃烧室，实现了零排放的要求。该系统的主要缺点是初期投资成本会增加20%~30%。

小型压缩空气储能系统的规模一般为10MW。它利用地面的高压容器储存压缩空气，从而突破了对储气洞穴的依赖，具有更大的灵活性。更适用于城市供能系统——分布式供能、小电网等。，用于电力需求侧管理、不间断供电等。同时也可以建在风电场等可再生能源系统附近，调节和稳定可再生能源和电力的供应。

微型压缩空气储能系统的规模一般在几千瓦到几十千瓦的数量级。还利用地面的高压容器储存压缩空气，主要用于特殊领域(如控制、通信、军事领域)的备用电源，偏远、孤立地区的微型电网，压缩空气汽车电源。国外学者研发了一种车用压缩空气动力系统，300升储气罐，可以驱动1吨的汽车以50公里的时速行驶96公里，基本满足日常城市交通的需要。

液化空气和超临界压缩空气储能系统是新近提出的压缩空气储能系统。前者由中国科学院工程热物理研究所和英国高湛公司联合开发并获得专利。因为液态空气的密度比气态空气的密度高得多，所以该系统不需要大的空气储存室。然而，该系统的效率较低。为解决液空储能系统效率低的问题，中国科学院工程热物理研究所于2009年在国际上首次提出并自主研发了超临界压缩空气储能系统。该技术利用超临界状态下空气的特殊性质，综合了常规压缩空气储能系统和液化空气储能系统的优点。它具有储能规模大、效率高、投资成本低、能量密度高、无需大型储能装置、储能周期无限制、适用于各种类型电站、运行安全环保等优点，前景广阔。

压缩空气储能与可再生能源的耦合系统可以“拼接”间歇性的可再生能源并稳定输出。带储热的压缩空气储能系统可以储存太阳能，必要时加热压缩空气，然后驱动涡轮发电。除了太阳能，电力、化工、水泥等行业的余热都可以作为外热源。因此，带蓄热的压缩空气蓄能系统具有广阔的应用前景。此外，它还可以与风力发电系统耦合。在低功耗时，风力发电站的剩余功率压缩并储存压缩空气；用电高峰时，压缩空气燃烧进入燃气轮机发电。利用压缩空气储能-风能耦合系统可以将风电在电网中的供电比例提高到80%，远高于传统上限的40%。生物质还可以气化成合成气，替代天然气用于压缩空气系统，以减少压缩空气储能系统对天然气的依赖。