DLT 5895-2025 压缩空气储能电站设计规范标准立项发展报告

压缩空气储能电站设计规范标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DesignCodeforCompressedAirEnergyStoragePowerStation摘要随着我国能源结构加速向清洁低碳转型，大规模可再生能源并网对电力系统灵活调节能力提出了迫切需求。压缩空气储能（CompressedAirEnergyStorage,CAES）作为大规模、长时、环保型物理储能技术，在电网削峰填谷、促进新能源消纳及保障电力系统安全稳定运行等方面具有广阔的应用前景。然而，长期以来我国缺乏针对压缩空气储能电站设计的专用标准，工程设计主要参照常规火电、燃气轮机电站等既有规范，无法充分体现压缩空气储能系统的技术特点与安全要求，制约了行业的规范化、规模化发展。关键词：压缩空气储能；电站设计；行业标准；新型储能；电力系统；标准化1引言压缩空气储能技术是一种以大容量压缩空气为储能介质，利用电能-势能-电能转换原理实现能量存储与释放的物理储能技术。其基本原理为：在储能阶段，利用电网低谷电或可再生能源富余电力驱动压缩机将空气压缩至高压状态，并存储于储气容器（如地下盐穴、人工硐室或压力容器）中；在释能阶段，高压空气经换热升温后进入透平膨胀机做功发电，从而实现电能的时移利用。先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）、超临界压缩空气储能（SC-CAES）等新技术路线的持续发展与工程示范，不断推动压缩空气储能技术向高效率、低成本、规模化方向演进。我国高度重视新型储能技术的战略地位。2021年，国家发展改革委、国家能源局联合印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，明确提出到2025年实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，装机规模达3000万千瓦以上的发展目标。2022年，国家发展改革委、国家能源局印发《"十四五"新型储能发展实施方案》，进一步强调要建立健全新型储能技术标准体系，推动压缩空气储能等长时储能技术的工程示范和产业化应用。截至目前，我国已建成投运的压缩空气储能电站包括中储国能山东肥城300MW先进压缩空气储能示范电站、江苏金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目等多个标志性工程，压缩空气储能正从试验示范阶段快速迈向商业化运营阶段。然而，与工程实践的快速推进相比，标准体系建设明显滞后。由于压缩空气储能电站涉及压缩机、膨胀机、储气系统、换热系统等多专业交叉融合，设计难度大，安全要求高，且国内外可供借鉴的成熟标准有限，工程建设过程中存在设计依据不充分、技术指标不统一、安全标准不一致等突出问题。因此，制定一部适应我国国情和技术发展水平的压缩空气储能电站设计规范，成为行业的迫切需求，也是推动压缩空气储能技术健康有序发展的关键基础性工作。2标准立项背景与编制过程2.1国内外标准现状在国际层面，目前尚无专门针对压缩空气储能电站设计的统一国际标准或国外先进标准。美国、德国等压缩空气储能技术发展较早的国家，其工程设计主要依托于ASME（美国机械工程师学会）锅炉与压力容器规范、IEC（国际电工委员会）相关电力系统标准以及各国电力行业通用设计规范，针对压缩空气储能电站整体的专项设计标准仍然缺位。这在一定程度上也导致了各国在压缩空气储能电站设计理念、安全准则和技术指标上存在差异，国际标准协调难度较大。在国内层面，现行标准体系主要覆盖传统电力工程。GB50660-2011《大中型火力发电厂设计规范》、DL/T5054-2016《火力发电厂汽水管道设计规范》、GB50049-2011《小型火力发电厂设计规范》等标准主要面向燃煤、燃气火力发电厂，在设计原则、系统配置、安全要求等方面与压缩空气储能电站存在本质差异。在储能领域，GB/T40090-2021《储能电站运行维护规程》、GB/T36547-2018《电化学储能系统接入电网技术规定》、GB/T36558-2018《电力系统电化学储能系统通用技术条件》等标准主要针对电化学储能，对压缩空气储能电站的适用性有限。GB/T51440-2021《压缩空气储能电站技术规范》虽涉及压缩空气储能电站的通用技术要求，但在工程设计层面的规定较为原则性，难以满足勘察设计工作的深度需求。2.2标准编制的必要性与紧迫性随着我国压缩空气储能电站建设规模的快速扩大，标准缺失带来的问题日益突出。具体表现在以下方面：一是工程设计缺乏统一的技术准则，各设计单位在系统配置、设备选型、安全防护等方面存在较大偏差，设计质量参差不齐，影响工程安全与运行效率；二是压缩空气储能电站具有高压、高温、大流量等特殊工况条件，以及储气设施泄漏、爆破、疲劳失效等特有安全风险，现行常规电力设计规范无法全面覆盖，需要专项设计标准予以系统性规定；三是储气系统涉及地下工程、压力容器等多领域交叉问题，设计依据分散，协调困难；四是缺乏统一的设计审查和竣工验收技术依据，对工程审批和行业监管造成困扰。因此，制定《压缩空气储能电站设计规范》是完善新型储能标准体系、保障工程建设质量、引导行业规范发展的迫切需要。2.3编制原则与主要过程本标准的编制遵循以下原则：一是坚持安全第一，充分识别压缩空气储能电站全寿命周期的安全风险，在设计源头筑牢安全防线；二是突出技术先进性，充分吸纳国内外压缩空气储能领域最新科研成果与工程实践经验，体现行业技术发展水平；三是注重协调一致性，与现行有效相关标准保持衔接与协调，避免交叉重复和矛盾冲突；四是兼顾可操作性，条款规定明确具体，便于工程设计人员执行与运用。标准编制过程经过前期调研论证、大纲编制、征求意见、专家审查、报批等阶段，期间广泛征求了勘测设计单位、科研院所、设备制造企业、电网公司、发电企业、高等院校及有关专家的意见和建议，对标准草案进行了多轮修改完善，最终形成报批稿。2025年6月30日，国家能源局正式批准发布DL/T5895-2025，自2025年12月30日起实施。3标准主要内容DL/T5895-2025《压缩空气储能电站设计规范》共分为若干章，系统规定了压缩空气储能电站设计的各项技术要求。标准的主要技术内容包括以下几个方面：3.1总则与基本规定标准明确了适用范围，适用于以地下盐穴、人工硐室或压力容器为储气方式的新建、扩建或改建的压缩空气储能电站工程设计。标准规定了压缩空气储能电站设计应遵循的基本原则，包括：积极采用成熟可靠的新技术、新工艺、新材料、新设备；认真保护环境，执行国家节约资源和保护环境的政策；做到安全可靠、技术先进、经济合理、绿色环保；统一规划设计，为远期发展预留条件等。3.2站址选择与总体规划标准规定压缩空气储能电站的站址选择应综合考虑电力系统规划、电网结构、负荷分布、地质条件、储气条件、水源条件、交通运输、环境保护、防洪防涝等因素，通过技术经济比较确定。对于利用地下盐穴储气的电站，应充分考虑盐层厚度、埋深、地质构造完整性、水溶造腔条件等因素，并取得矿区权属和地质资料。站区总体规划应合理布局，做到功能分区明确、生产管理方便、安全环保达标、节约集约用地。3.3压缩与膨胀系统设计压缩系统和膨胀系统是压缩空气储能电站的核心热力设备。标准对压缩机选型、级间冷却方式、压缩空气出口参数确定、膨胀机选型、再热方式、排气余热利用等进行了系统规定。压缩机部分明确应根据设计流量、压比、效率等参数合理选择离心式或轴流式压缩机，合理确定压缩级数和级间冷却温度；膨胀机部分规定应根据进气参数和功率等级选取向心透平或轴流透平，并对轴向推力平衡、转速调节、快速启停等技术要求做出规定。同时，标准对压缩与膨胀系统的性能保证条件、变工况适应性、设备冗余配置等提出了设计要求。3.4储气系统设计储气系统是压缩空气储能电站区别于常规电厂的标志性系统，也是设计中的关键和难点。标准针对不同储气方式分别做出规定。对于地下盐穴储气，应结合地质勘查资料，对溶腔形状、体积、压力范围、密封性、稳定性等进行全面论证，确定合理的运行压力区间；对于人工硐室储气，应重点考虑围岩稳定性、衬砌结构设计、密封层选型和气体泄漏控制等要求；对于压力容器储气，应按照压力容器相关标准设计，同时考虑疲劳寿命、腐蚀裕量、检测通道等因素的影响。标准还对储气系统的安全阀设置、紧急放空系统、压力监测和泄漏检测等安全措施提出了具体规定。3.5换热系统设计换热系统在先进绝热压缩空气储能系统中承担热量回收与再利用功能。标准对压缩热回收利用方案、蓄热介质选型、换热器类型选择、热力参数匹配、系统热损失控制等进行了规定。明确应优先采用压缩热回收方案，提高系统往返效率；蓄热介质应综合考虑比热容、工作温度范围、稳定性、经济性等因素进行选择，可选导热油、熔盐、固体蓄热材料等；换热器的设计应充分考虑高压差、大温差、交变载荷等工况条件，确保换热效率和安全可靠。3.6电气及控制系统设计电气系统设计方面，标准规定了压缩空气储能电站接入电力系统的电压等级、主接线方案、变压器配置、无功补偿、继电保护及安全自动装置等设计要求，明确电站应具备参与电网调频调峰、有功无功调节等功能回路的设计接口。控制系统方面，标准对电站的分散控制系统（DCS）、顺序控制、联锁保护、参数监测和数据处理等提出了设计要求，强调应实现储能与释能工况的自动切换和优化运行。同时，标准对接入电网的功率控制、通信协议、调度自动化等提出了规范性要求。3.7建筑结构、消防与安全建筑与结构设计方面，标准界定了主要建（构）筑物的结构安全等级、抗震设防标准、防火分区及防爆设计要求。鉴于压缩空气储能系统存在高压气体泄漏、设备超压、火灾等潜在风险，标准对消防给水系统、气体灭火系统、火灾自动报警系统、防爆电气设备选型等做出专门规定。劳动安全与职业卫生方面，标准要求对噪声、高温、高压等危害因素采取有效防控措施，设置必要的事故通风、安全标识和应急救援设施，并对安全阀设置和泄压排放系统的安全性进行了强调。4主要参与起草单位介绍本标准的编制汇集了我国压缩空气储能领域勘察设计、科研开发和工程建设的核心力量。主要起草单位包括中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司、中国科学院工程热物理研究所、中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司、中储国能（北京）技术有限公司、西安热工研究院有限公司、清华大学、华北电力设计院有限公司、中国电力企业联合会标准化管理中心等。其中，中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司（以下简称"中南电力设计院"）是标准编制的牵头单位，在标准起草过程中发挥了组织协调和主体编写作用。中南电力设计院成立于1954年，隶属于中国能源建设集团有限公司，是国家大型综合性电力勘察设计企业，具备工程勘察综合甲级、电力工程设计甲级等多项高等级资质，在火力发电、电网工程、新能源发电、压缩空气储能等领域拥有丰富的工程设计经验和雄厚的科研技术力量。近年来，中南电力设计院积极参与新型储能技术的工程设计与标准制定工作，依托多个压缩空气储能电站工程勘察设计项目的实践积累，牵头组织编制本规范。在编制过程中，中南电力设计院系统梳理了国内外压缩空气储能电站设计相关技术资料，总结了国内已建和在建多个压缩空气储能示范工程的设计经验和运行反馈，组织开展了储气系统选型、热力系统优化、安全防护等关键专题研究，为标准技术内容的科学性、先进性和可操作性提供了有力支撑。5标准实施意义5.1填补标准空白，完善标准体系DL/T5895-2025是我国首个专门针对压缩空气储能电站设计的电力行业标准，填补了该领域标准体系的空白。标准发布实施后，压缩空气储能电站的工程设计将由"参照执行"转变为"有标可依、有据可查"，有力推动了新型储能标准体系的健全与完善，也对后续压缩空气储能领域相关标准（如施工规范、验收规范、运行维护规程等）的制定具有引领和带动作用。5.2规范工程设计，保障工程安全质量标准对压缩空气储能电站设计的全流程、全专业提出了明确的技术要求和设计准则，有助于统一设计理念、规范设计行为、提高设计质量。对于涉及高压、高温、易燃易爆等高风险环节，标准给出了具体的安全设计措施，从设计源头降低工程安全风险。同时，标准为设计审查、工程验收、安全评价等监督管理活动提供了技术依据，有助于提高行政审批和行业监管的科学性和权威性。5.3促进技术进步，引导行业健康发展标准的发布实施将在压缩空气储能领域产生深远的技术引导效应。通过固化先进成熟的技术方案、淘汰不合理不经济的设计做法，标准有效促进了先进设计理念和技术的推广应用，引导行业朝着高效率、高安全性、高经济性的方向发展。同时，技术标准化也为压缩空气储能装备制造、系统集成、工程总承包等相关产业链的规范化发展提供了协同基础，推动产业向标准化、模块化、系列化方向升级。5.4支撑能源战略，服务双碳目标压缩空气储能是实现大规模长时储能的重要技术路径，对于促进可再生能源大规模开发消纳、保障高比例新能源电力系统安全稳定运行具有重要战略价值。本标准的发布实施，将有效支撑压缩空气储能电站的规范化、规模化建设，进而提升电力系统对风电、光伏等新能源的消纳能力，推动能源绿色低碳转型，为我国实现碳达峰、碳中和目标提供坚实的技术标准支撑。6结论与展望DL/T