综述：液态空气储能技术进展综述：系统架构、集成策略与热力学分析

本文系统评述了液态空气储能（LAES）技术的最新进展，聚焦其作为可再生能源（RE）调峰利器的核心优势：高能量密度、地理灵活性及60%以上的往返效率（RTE）。通过整合液化天然气（LNG）再气化等工业废冷/废热资源，系统RTE可突破100%，为构建多能源载体服务体系提供创新解决方案。

　　

液态空气储能技术原理

液态空气储能（LAES）以空气为介质，通过"充电-液化-储能-释能"四步循环实现能量转换。充电阶段利用低谷电能或可再生能源（RE）将空气压缩至高压（约20MPa），经低温液化后储存于-196°C的绝热储罐；放电时液态空气吸热气化驱动透平发电。核心突破在于冷热联供系统——回收液化阶段的冷能用于提升后续循环效率，同时整合工业废热可使系统往返效率（RTE）从基础值60%跃升至100%以上。

系统架构创新

最新LAES系统采用模块化设计，包含三大关键子系统：

1. 1.

   空气净化单元：采用分子筛吸附技术去除CO₂和水分，防止低温工况下管路堵塞

2. 2.

   级联液化模块：结合膨胀机与混合制冷剂循环（MRC），能耗较传统工艺降低35%

3. 3.

   相变储冷系统：使用石蜡/石墨烯复合相变材料（PCM），冷能储存密度达180MJ/m³

工业协同应用

与液化天然气（LNG）再气化过程的冷能协同被证实具有显著增益：

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  LNG气化释放的950kJ/kg冷能可直接用于空气预冷

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  集成系统使LAES的比功耗降至0.38kWh/kg，较独立系统提升42%

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  在钢铁厂应用中，回收高炉废气余热（800°C）可使发电功率提升28%

多能互补前景

LAES的灵活性在能源互联网中展现独特优势：

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  与氢液化系统联产时，可共享-253°C低温基础设施

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  作为移动式储能单元为冷链物流提供-30°C持续冷量

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  动态模拟显示其响应电网调频指令的延迟时间仅12ms

未来挑战

尽管5MW/15MWh商业电站已投运，但300MWh级项目仍面临材料瓶颈：

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  深冷储罐真空绝热材料需耐受0.0001Pa极端负压

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  膨胀机叶片在交变热应力下易出现疲劳裂纹

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  系统度电成本（LCOS）需从当前140/MWh降至80/MWh才能具市场竞争力

这项技术正推动能源系统向"电-冷-热"三联储模式转型，其环境友好特性（每MWh减排CO₂ 0.45吨）尤为契合碳中和目标。随着液态氢（LH₂