当前，全球能源模式正在加速变革，随着我国“碳达峰、碳中和”目标的提出，电力系统迫切需要先进的大规模储能技术来解决可再生能源接入问题，以提高电力系统和区域能源系统的效率、安全性及经济性。压缩空气储能技术是目前唯一可对标抽水蓄能的长时储能技术。
压缩空气储能电站用离心压缩机具有流量大、效率高、压比高、温升高、背压变化大、频繁启停等特殊需求，与其他行业的压缩机具有很大不同。2018年开始沈鼓集团针对储能电站用离心压缩机开展了深入研究，立足于设备的国产化和技术知识产权的自主化，突破关键技术及难点。并由沈阳鼓风机集团齿轮压缩机有限公司为主要牵头单位完成了该研发项目的首台套样机——60MW非补燃式压缩空气储能电站压缩机组的研制工作，该机组研制成功后，应用于江苏金坛60MW/300MWh盐穴压缩空气储能发电国家示范项目。
项目整体流程工艺为根据电网调峰需求随储随发，在用电低谷时压缩机压缩空气到一定压力存储到储气系统当中，在用电高峰时，释放高压空气，与压缩过程产生的热量进行热量交换，推动膨胀机发电，进而达到用电调峰的作用。因此该套机组既满足压缩机段间排气温度处于高温状态，有利于压缩热高效储存；又需满足压缩机注气过程的宽背压调节需求，压缩机出口处于高压状态。根据以上要求，沈阳鼓风机集团齿轮压缩机有限公司设计了多机串联实现高压力储能的多轴离心压缩机组系统，适用于频繁启停工况要求。通过该机组的实际应用优化压缩空气储能电站用离心压缩机工程技术方案，验证相关技术及装备制造能力，促进相关产业标准体系的建设，对盐穴储气压缩空气储能系统的能效提升以及未来的产业发展至关重要。
在储能电站用离心压缩机关键技术的开发过程中，沈鼓集团开发出储能系列模型级并优化了机组气动设计方案，满足了机组储压、储热、高效和调节范围宽的要求。同时研究机组抗疲劳设计方法及高压压缩机转子稳定性计算方法，满足了机组重复启停万次的使用寿命要求。
该项目采用的多轴齿轮增速型离心压缩机可以实现多转速运行，每个叶轮都可以处于最佳效率点，机组本身具有效率高的优点；此外通过分析储能系统热力性能，根据系统工作过程，针对多级压缩、段间冷却并存储压缩热、储气放气，再热膨胀释能等多个过程过别建立其热力学计算模型，同时建立系统总效率与单元部件关键参数的关联关系，最终通过多次热力平衡迭代优化和数值模拟分析，找到压缩机最优工艺方案，确保系统电-电转化效率达到60%以上。
由于该压缩机启动到储气前以及卸载退出储气管网停车前的功耗均属无用功耗，因此对压缩机启动、加载、卸载停车的时间的控制是提高电站电电转换效率的重点研究内容。沈鼓研发团队为此构建了智能仿真控制系统，仿真系统充分利用物理、工艺、机械模型，集成多变量、多数据，在虚拟模型中完成整个空气储能装置的完整映射，从而反映储能压缩机组的全生命周期过程。并利用该仿真系统技术对各过程进行优化，解决了多参量之间的耦合问题，实现了机组的全自动控制，满足了机组启停加载总时长不超过30min的特殊技术要求。
叶轮作为压缩机核心做功部件受到高转速服役下的离心力和气动交变载荷作用力，机组的高频次启停需求，决定了叶轮从室温到400℃区间的365次/年的热机械疲劳和高温蠕变性能是材料选择的必要条件，同时，中高温度段服役机组叶轮数量多，材质硬度高难加工，必须开发高质高效加工工艺。沈鼓研发团队选择了适合此特殊应用场合的新型叶轮材料，并为此创建了难切削材质叶轮适配加工工艺体系，解决了中高温服役叶轮高质高效加工难题。突破了新型材料叶轮加工技术瓶颈，实现了产品的高性能和经济性。
压缩空气储能电站用压缩机的成功研制，解决了压缩空气储能电站核心动力设备开发的难题，是压缩空气储能技术研发和应用的重要里程碑。对促进我国能源转型和构建新型电力系统意义重大，为我国压缩空气储能乃至能源产业的可持续发展提供了强有力支撑，助推了我国压缩空气储能技术的国际领先地位。
目前，沈鼓研发的压缩空气储能电站用离心压缩机关键技术已累计应用到多个压缩空气储能电站项目。
2019年，沈鼓集团为江苏金坛60MW/300MWh盐穴压缩空气储能国家试验示范项目，提供了压缩侧系统解决方案，金坛电站是世界首个非补燃压缩空气储能电站。自并网以来，已响应电网调度共完成了560余次储发，实现累积调峰电量1.9亿千瓦时，推动了我国压缩空气储能行业的发展。
2021年，沈鼓为中国长江三峡集团-乌兰察布“源网荷储一体化”空气储能示范项目提供压缩侧系统解决方案，该项目在风电、光电等用于新能源消纳且需要宽范围调节的源侧压缩空气储能领域，具有重要的示范作用和意义。
2023年，沈鼓集团为中国绿发投资建设的青海格尔木60MW/600MWh液态空气储能项目提供优异的压缩侧系统解决方案，建成后将成为液态空气储能领域发电功率世界第一、储能规模世界最大的示范项目。
2024年，沈鼓集团为江苏国信苏盐(淮安)2×250MW级压缩空气储能项目提供压缩侧系统解决方案，该项目采用“三元盐”和“压力水”作为储热介质，整个储能系统转换效率达到国内领先水平。（供稿人：李鹏 牛大勇 刘小明 任昊）
