压缩空气储能（盐穴/人工硐室）技术研究调研报告

出品方：北京经纬智汇信息咨询有限公司 报告编号：OGF-A-012（储能方向 · A级专题） 报告日期：2026年6月 保密级别：内部参考 版本：V1.0 数据截止：2026年6月

执行摘要

压缩空气储能（Compressed Air Energy Storage，CAES）是当前规模仅次于抽水蓄能的大规模长时物理储能技术，正从"补燃式第一代"向"非补燃先进绝热"加速演进，并由中国主导着全球技术与工程进度的最前沿。本报告围绕盐穴与人工硐室两类核心储气方式，系统梳理了CAES的技术原理、效率演进、专利壁垒、全球重点工程、市场规模、成本经济性、政策环境、竞争格局与产业链，并在充分铺陈分析与数据支撑的基础上，给出面向立项、选型与投资的决策建议。

核心判断如下：

第一，技术路线已经收敛。补燃式CAES（D-CAES）因效率低、依赖天然气补燃、存在碳排放，已基本退出新建主流；非补燃先进绝热CAES（A-CAES/AA-CAES）凭借压缩热回收（蓄热）实现60%以上、并向75%逼近的系统效率，成为中国乃至全球新建项目的绝对主流路线。系统效率的高低，本质上取决于压缩热回收与蓄热系统的技术水平，这是CAES全链条的"效率密码"。

第二，储气方式决定可复制性。盐穴是当前最经济、最成熟的储气方式，密封性好、稳定性高、容量大、单位成本低，是优先选择；但优质盐穴资源稀缺、地理分布受限、筛选率低，制约了规模化复制的天花板。人工硐室（衬砌岩石洞室、硬岩硐室、废弃矿洞）摆脱了对特殊地质条件的依赖、选址灵活，是CAES走向全国规模化、突破地理约束的关键方向，但其在高内压交变荷载下的密封衬砌技术与长期疲劳可靠性仍需工程验证。

第三，中国全球领跑格局确立。中国虽在历史累计装机上落后于美国，但凭借在建及签约的近9吉瓦（GW）储备规模、密集投运的百兆瓦（MW）级乃至吉瓦时（GWh）级项目，以及在专利、核心装备国产化上的全面突破，已实质性占据全球CAES产业的技术与产业化制高点。湖北应城300MW/1500MWh、陕西铜川350MW人工硐室、江苏金坛、河北张家口、山东肥城等标杆项目，构成全球最密集的先进CAES工程集群。

第四，经济性临近商业化拐点。当前百兆瓦级CAES单位投资约5000—6000元/千瓦（kW），优质项目已降至接近抽水蓄能水平；度电成本（LCOS）约0.25—0.45元/千瓦时（kWh），低于锂离子电池、略高于抽水蓄能。随着核心装备全面国产化、规模化与效率提升，单位投资有望进一步下行至5000元/kW以下，叠加容量电价机制的逐步落地，CAES的商业化拐点已经临近。

第五，竞争格局三足鼎立。以中科院工程热物理研究所为技术源头的中储国能、全产业链布局的中国能建、以清华大学/中盐/华能为代表的金坛盐穴阵营，构成第一梯队；上游核心装备（压缩机、透平膨胀机、蓄热换热）与盐穴资源环节，是价值高地与卡脖子环节。

风险提示：CAES盈利高度依赖峰谷价差与容量补偿机制，机制不稳定将拉长回收期；人工硐室长期密封可靠性、优质盐穴资源约束、以及锂电池等替代技术的持续降本竞争，是主要不确定性。

行动建议：建议企业以"盐穴富集区抢占优质资源 + 人工硐室技术储备"双线布局，技术路线锁定非补燃先进绝热，并重点切入核心装备国产化与系统集成EPC环节；投资决策需紧盯单位投资降至5000元/kW以下、落地省份容量电价机制明确稳定、以及峰谷价差足以支撑十年内回收三大基准。

01 · 调研背景与目标

1.1 调研缘起

"双碳"目标下，以风电、光伏为主体的新型电力系统加速构建。风光发电的波动性、间歇性，使得大规模、长时储能成为电力系统稳定运行的刚需。在多元储能技术中，抽水蓄能受地理与生态约束、建设周期长（6—8年）；锂离子电池储能虽部署灵活、响应快，但在长时（4小时以上）、超大规模、长寿命场景下面临成本、安全与资源约束。压缩空气储能以其大容量、长时长、长寿命（30—50年）、本质安全、建设周期短（约2—3年）的特性，被视为长时储能赛道最具潜力的物理储能技术之一，近三年在中国进入工程化爆发期。

对信息咨询与战略研究而言，CAES正处于"技术路线收敛、工程密集投运、商业模式探索、资本加速进入"的关键窗口期。厘清其技术现状、competitive格局与经济性拐点，对企业立项、技术选型与投资决策具有直接价值。

1.2 核心调研问题

本报告聚焦回答以下核心问题：其一，CAES主流技术路线如何演进，盐穴与人工硐室两类储气方式各有何技术经济特征与适用边界；其二，全球及中国的工程进展、市场规模与增长前景如何；其三，CAES的成本经济性是否已跨越商业化临界点，其盈利模式与降本路径如何；其四，竞争格局与产业链价值分布如何，企业应如何切入；其五，面向立项、选型、投资，应给出怎样的决策建议与风险提示。

1.3 调研范围界定

技术范围：以非补燃先进绝热CAES为核心，覆盖补燃式、等温、液态空气储能（LAES）、超临界压缩等技术路线；储气方式覆盖盐穴、人工硐室（衬砌岩石洞室/硬岩硐室/废弃矿洞）、含水层、地面储气罐，重点为盐穴与人工硐室。

地域范围：全球视野，重点覆盖中国、美国、欧洲、加拿大、澳大利亚，强调国际对比与全球趋势。

时间范围：全时间轴，自1978年德国Huntorf电站至2026年最新工程进展，并对未来12—36个月及更长期趋势作出预判。

颗粒度：宏观（行业趋势、政策环境）+ 中观（产业链、竞争格局）+ 微观（具体项目、企业、技术）多层次结合。

1.4 调研方法说明

本报告采用多源信息交叉验证方法，综合运用行业研究机构白皮书与年度报告、政府能源主管部门政策文件、上市公司公告、学术论文与专利数据、企业官方披露与权威能源媒体报道等公开信息渠道。所有关键数据均标注来源机构与年份（详见配套《参考文献汇总》）。分析采用定性与定量结合，以数据支撑观点、以案例佐证结论，并对数据口径差异与不确定性作出说明。

02 · 技术现状全景

2.1 技术定义与核心原理

压缩空气储能本质上是一种基于燃气轮机技术演化而来的物理储能技术，其能量转换链条可概括为"电能—压力能（内能）—电能"。

在储能（充电）阶段，通常利用电网用电低谷或风光弃电时段的低价/富余电力，驱动电动机带动多级压缩机，将常压空气压缩至高压状态（工程上通常为4.5—10兆帕，MPa），并存入地下储气库或地面储气装置。此时，电能被转化为高压空气的压力能（内能），同时压缩过程产生大量压缩热。

在释能（放电）阶段，于用电高峰或电网需要时，将储气库中的高压空气释放，经加热、膨胀后驱动多级透平膨胀机做功，带动发电机发电并网。

CAES各技术路线的本质区别，在于对压缩热的处理方式——是排放浪费、用化石燃料补燃，还是回收储存以供释能时复用。这一区别直接决定了系统的循环效率与碳排放水平。

*图1 压缩空气储能系统工作原理示意图*

2.2 主要技术路线对比

CAES按压缩热处理方式与空气存储状态，可分为以下几条主要技术路线：

第一代——补燃式（Diabatic CAES，D-CAES）。压缩热被直接排放，释能时通过燃烧天然气加热高压空气以提升做功能力。技术成熟、可靠性高，但效率低（约40%—54%）、依赖化石燃料、存在碳排放。德国Huntorf、美国McIntosh为代表。该路线在新建项目中已基本被淘汰。

第二代——绝热/先进绝热（Adiabatic/Advanced Adiabatic CAES，A-CAES/AA-CAES）。通过换热器将压缩热回收，储存于蓄热介质（导热油、熔盐、高温高压水等）中，释能时用于加热膨胀前的高压空气，无需任何燃料补燃，实现零碳排放。效率提升至60%—70%以上。这是中国及全球当前新建项目的绝对主流路线。

等温压缩（Isothermal CAES）。通过喷淋水雾、活塞缓压等手段，使压缩与膨胀过程尽可能接近等温，从根本上减少热损失，理论效率很高。但工程实现难度大、功率密度受限，目前仍处于研发与小规模示范阶段。

液态空气储能（Liquid Air Energy Storage，LAES）。将空气压缩并深冷液化（约-196℃）后以液态存储，释能时复温气化膨胀做功。其最大优势是能量密度高、完全不依赖特殊地质条件、选址灵活，但液化与冷能回收环节复杂，单一中试装置循环效率偏低，系统级目标效率约60%。英国Highview Power为国际代表，中国绿发青海格尔木项目为全球最大在建LAES之一。

超临界压缩空气储能（SC-CAES）。由中科院工程热物理研究所提出，将空气压缩至超临界状态，回收压缩热的同时利用冷能将空气液化储存，兼具高能量密度与高效率潜力，处于示范阶段。

【表1】CAES主要技术路线对比表

2.3 储气方式对比

储气方式是CAES工程经济性与可复制性的决定性变量，主要分为四类：

盐穴（Salt Cavern）。通过水溶造腔工艺，在地下盐岩层中形成大型储气空腔，或利用采盐后的废弃盐穴。盐岩具有低渗透性、良好的蠕变自愈合特性，密封性好、稳定性高，且容量大、单位库容成本低、寿命长，是公认最理想的CAES储气库。其局限在于受盐矿资源地理分布约束，且优质盐穴筛选率低——并非所有盐穴都满足储气库的密封与稳定要求。

人工硐室（衬砌岩石洞室LRC/硬岩硐室/废弃矿洞）。通过人工开挖岩石洞室并进行密封衬砌处理，或改造利用废弃矿洞。最大优势在于摆脱了对盐矿、含水层等特殊地质条件的依赖，选址灵活，理论上可在全国大部分硬岩地区建设，是规模化复制的关键路径。其挑战在于洞室需长期承受高内压（且为日级交变）与温度循环的双重荷载，密封衬砌技术难度高、单位造价相对较高。

含水层（Aquifer）。利用地下多孔含水构造储气，资源条件特殊、应用案例较少。

地面储气罐。采用地面高压储气容器，不受地质条件限制，但容量小、单位成本高，适用于中小型或分布式场景。

【表2】CAES主要储气方式技术经济对比表

注：单位库容成本为行业研报与项目披露的参考量级，实际随地质、深度、设计差异较大。

2.4 发展脉络与成熟度评估

CAES的工程化历程跨越近半个世纪。1978年，德国Huntorf建成世界首座商业化CAES电站，奠定补燃式技术基础；1991年，美国McIntosh电站投运，通过加装回热器提升效率至约54%。此后近三十年，全球CAES发展相对停滞，缺乏新建大型商业项目。

转折出现在2010年代后期，随着新能源高比例接入对长时储能的迫切需求，以及中国科研机构在压缩热回收、宽工况核心装备上的突破，非补燃先进绝热CAES进入工程化快车道。2019年加拿大Hydrostor建成全球首个商业A-CAES系统；2021年中国山东肥城10MW先进CAES投运；2022年江苏金坛60MW非补燃盐穴CAES、河北张家口100MW先进CAES相继并网；2024—2025年湖北应城300MW、陕西铜川350MW人工硐室等吉瓦时级项目密集落地，标志CAES进入百兆瓦至吉瓦时级规模化商业应用阶段。

*图2 CAES全球技术发展时间轴*

从成熟度看，补燃式CAES为完全商业成熟技术；非补燃先进绝热CAES处于"商业化初期—规模化复制前夜"，单机已达300MW级、核心装备实现国产化，但超大规模、超长周期运行的经济性与可靠性仍在持续验证中；LAES、等温、超临界等路线尚处示范阶段。

2.5 国内外整体发展现状

国际上，美国凭借历史项目保有最大累计装机，但新建活跃度有限；加拿大Hydrostor以"人工硐室+水柱补偿恒压"路线成为海外先进CAES的代表性力量，并在澳大利亚、美国加州推进吉瓦时级项目；英国在LAES领域有Highview Power、在绝热/氢混合CAES领域有Storelectric。整体而言，海外项目数量与投运规模均显著落后于中国。

中国则呈现"项目密集、规模领先、技术自主"的鲜明特征：在建及签约规模数倍于已投运规模，先进绝热为主流，核心装备国产化率高，并在专利与标准制定上加速布局。中国已成为全球CAES产业的实质性引领者。