海上可再生能源發電，尤其是風電，已進入規模化發展時期。據國際可再生能源署（IEA）報道，2023年全球海上風電新增裝機7.3GW，累計超過50GW。據中國風能協會（CWEA）報道，2023年中國海上風電累計裝機達到37.7GW，位居全球第一。由于可再生能源具有波動性、隨機性和不可預測性，為了提高供能穩定性，海上儲能需求急劇增加，需要發展經濟、適用、可靠的海上儲能技術。

基于此，中國科學院工程熱物理研究所儲能研發中心提出了水下恒壓壓縮空氣儲能技術，該技術利用水下天然恒壓、恒溫的環境優勢，實現恒壓儲/釋能，具有安全、穩定、高效等特點，是一種非常適用于海上能源保障的大容量儲能技術。利用水的靜壓特性實現空氣的恒壓儲存和恒壓釋放，能夠穩定壓縮機和膨脹機工作壓力，使其工作在設計點附近，同時避免了節流損失，系統效率較恒容系統提高2-5個百分點，儲能密度可達恒容系統3倍及以上。根據壓縮空氣是否與水直接接觸，可分為采用柔性儲氣裝置的閉式恒壓壓縮空氣儲能和采用剛性儲氣裝置的開式恒壓壓縮空氣儲能。除了在海上應用，還可用于對現有采用地下恒容儲氣的壓縮空氣儲能電站進行恒壓改造，提高運行效率。

圖1 恒壓壓縮空氣儲能試驗平臺示意圖

為突破水下實驗場地和成本限制，提出了基于深水模擬裝置的恒壓壓縮空氣儲能實驗技術，采用高壓水和高壓氣模擬柔性氣囊外部深水環境，搭建了兆瓦級恒壓壓縮空氣儲能系統實驗平臺，設計儲氣壓力等效水深約700米。已完成系統性能實驗與測試，經具有CNAS資質的第三方測試，系統效率達到國際領先水平，較同規模恒容系統高出3.5個百分點。同時，也開展了儲能系統與可再生能源耦合調控實驗驗證，結果顯示系統具有很好的負荷跟隨性能。該試驗臺還具備開展真實深水環境下的系統試驗、柔性儲氣裝置變形特性試驗和疲勞性能試驗等功能。

圖2 兆瓦級恒壓壓縮空氣儲能實驗平臺

團隊相關研究成果已分別在國際期刊Applied Energy(IF=11.2)、Journal of Energy Storage (IF=9.4) 發表和國際會議Low Carbon Cities & Urban Energy Systems (CUE2024)報告分享。該技術的突破可為海上可再生能源規模發展提供技術支撐，具有很好的發展前景。