在全球能源转型的大背景下,如何有效储存和调节可再生能源的供需矛盾成为亟需解决的难题。太阳能和风能虽然清洁且取之不尽,但其发电具有明显的间歇性和波动性,电力系统面临如何平衡电力供给与需求的严峻挑战。液态空气储能技术(LAES)作为一种先进的能量存储解决方案,凭借其环保高效、地理限制少和可大规模实施的特点,正逐渐成为行业关注的焦点。韩国机械材料研究院(KIMM)凭借多年积累的低温技术优势,于2025年成功实现韩国首个液态空气能量储存系统的关键设备研发和示范,标志着韩国在此领域迈出坚实一步,推动液态空气储能技术驶入商业化快车道。 液态空气储能的核心原理依托于空气的液化和气化过程。在电力需求低谷时段,系统利用多余的电力对空气进行超低温液化,实现电能到冷能的转化和储存。
当电力需求骤增时,将液态空气进行汽化膨胀,通过涡轮发电机组将冷能重新转化为电能,从而实现电能的有效释放和调节。与传统的抽水蓄能需要地质条件限制,压缩空气储能要求地下大型洞穴不同,液态空气储能因无需依赖特殊地形和地下结构,具有布置灵活性强的显著优势,适用于城市、工业园区及新能源发电场附近。 KIMM此次创新的突破主要体现在两个关键设备的自主设计制造上,分别是高速涡轮膨胀机和高效冷箱。涡轮膨胀机作为液态空气系统的核心动力部件,具备高达10万转每分钟的稳定运转能力,采用静态气体轴承结构,极大减少了传统机械轴承的磨损和润滑问题,同时通过空心轴及热绝缘处理确保设备在常温环境下高效运行,保证了能量转化效率和设备寿命。 冷箱部分采用多层绝热及超高真空技术,将热量渗透降至最低,有效提高空气液化过程的能效。冷箱设计还充分利用过程中的余冷回收,避免能源浪费,提升整体系统的性能稳定性。
这两项技术创新使得液态空气储能系统突破此前能效低、成本高等瓶颈,具备更强的商业推广潜力。 该项目由韩国机械材料研究院牵头,结合液氢技术研究中心与金海低温机械示范研究中心的科研力量,组成跨学科联合团队,实现了液态空气储能与氢能存储技术的技术协同。这种紧密合作不仅加快了技术研发进程,也为韩国建设低碳、可持续能源体系奠定了坚实基础。液态空气储能作为韩国国家重点研发计划中"液态空气大型储能核心技术开发"的重要环节,展现了政府在支持自主能源技术创新方面的坚定决心。 液态空气储能技术在韩国能源结构转型中的重要性不言而喻。作为资源匮乏且高度依赖能源进口的国家,韩国急需构建安全高效的能源储备体系。
随着国内太阳能、风能、氢能等可再生能源规模不断扩大,稳定且长时段的储能系统成为确保电网平稳运行的关键。相比锂离子电池储能,液态空气储能具有更长的使用寿命、更高的安全性和更强的规模化潜力。锂电池除受限于稀缺原材料资源外,回收处理难度大,环保压力大,而液态空气以空气为储存介质,资源丰富且环境友好。 在国际舞台上,液态空气储能技术已由英国Highview Power等企业进行示范和推广,形成了良好的产业示范效应。韩国机械材料研究院此次技术攻关取得的成果,将使韩国跻身全球液态空气储能技术创新的前沿阵营,提升国家在新兴储能技术领域的竞争力。 液态空气储能的优势不仅限于电网的调峰调频,其独特的冷能回收和热能利用功能为工业应用带来更广阔的想象空间。
数据中心、医院、制造工厂等用电密集型设施可以借助液态空气储能系统提供稳定清洁的电力供应,同时利用低温冷气降低能耗,推动整体能效优化和碳排放减少。 此外,液态空气储能与氢能技术的深度融合将为韩国构建未来能源枢纽提供技术支撑。两者均采用低温液态储存技术,系统整合有望实现储能与输配一体化,提升能源网络的灵活性和可靠性,加速韩国能源战略向绿色、智能转型。 尽管已经取得了令人瞩目的成果,液态空气储能的商业化和大规模应用仍面临一系列挑战。成本控制仍是推动市场接受的关键因素,需要通过技术优化和规模效应不断降低建设和维护费用。与此同时,系统与电网的深度兼容及智能化管理水平的提升,也是确保液态空气储能系统高效运行的必要条件。
政策层面的支持,如补贴、标准制定以及示范项目推广,亦对产业发展起着催化作用。 展望未来,随着全球能源结构向低碳、可再生方向转型,液态空气储能技术有望成为实现长时段、大规模储能的战略利器。韩国机械材料研究院依托扎实的科研实力和跨领域资源整合,正积极推动技术成熟及产业链完善。预计不久的将来,液态空气储能不仅将在韩国国内展现强大生命力,更将逐步迈向国际市场,为全球绿色能源革命贡献一份力量。 韩国液态空气储能技术的发展不仅是能源技术领域的一次重要跃升,更体现了韩国在全球能源创新竞赛中的战略眼光和技术积淀。它助力韩国构建灵活、安全且环保的能源体系,实现能源独立和碳中和目标,推动经济高质量发展。
液态空气储能突破带来的长效影响,将在未来多年内为韩国乃至全球能源转型注入不竭动力,诠释技术创新与可持续发展的完美结合。 。
