文丨《中國科學報》記者 陳歡歡
手機沒電了需要充電寶
電網沒電了怎麼辦？
在各種儲能技術中
有一種“空氣充電寶”——壓縮空氣儲能技術
近年來發展勢頭極為迅猛
4月30日，中國科學院研發
國際首套300兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示範電站
在山東肥城首次并網發電成功
這是目前國際上
規模最大、效率最高、性能最優、成本最低的
新型壓縮空氣儲能電站
這一技術雖然起源于國外
但在大陸得到了發揚光大
從各項技術名額上看
目前可謂“地表最強”
▲山東肥城300MW先進壓縮空氣儲能國家示範項目全景。
早在2004年
中國科學院工程熱實體研究所
就開始了儲能相關研究
那時正是火電“大幹快上”的時代
可再生能源裝機占比不足1%
誰能想到能源格局未來會發生翻天覆地的變化
說起儲能，大家都覺得過于冷門
但中國科學院的使命是創新為民
不僅要努力滿足當下的需求
也要前瞻思考未來的需要
工程熱實體所堅信
儲能技術值得投入
2005年
工程熱實體所副研究員陳海生公派英國訪學
和導師共同提出了液态空氣儲能概念
并在英國建成國際首套兆瓦級液态空氣儲能裝置
這次小試牛刀之後
陳海生立志：
在中國發展更先進的壓縮空氣儲能技術
當時，傳統技術的缺點是效率僅50%左右
即進去1度電隻能放出來大約半度
而且，還必須依賴天然氣提供熱源
中國“缺油少氣”
這條路顯然走不通
2009年，工程熱實體所提出全面革新的
先進壓縮空氣儲能技術——
系統效率達70%以上
且不需要額外燃料，實作零排放
這一技術飛躍的重要基礎
來自中國科學院對葉輪機械的深厚研究
工程熱實體所創始人吳仲華先生
是國際公認的“葉輪機械先鋒”
而壓縮空氣儲能系統的關鍵
正是葉輪機械的高效運轉
先進壓縮空氣儲能技術最大的變數在于
從根本上抛棄了瓦斯輪機
轉而利用壓縮機、膨脹機和蓄冷蓄熱技術
實作高效發電
▲1.5MW先進壓縮儲能系統。
理想很豐滿，現實卻很骨感
2009年
壓縮空氣儲能技術的開發在中國還是空白
是模仿成熟技術走老路
還是自主創新第一個吃螃蟹？
前者來得快，後者風險高
工程熱實體所毫不猶豫選擇了後者
陳海生說：
“哪怕多花幾年，一定要掌握核心技術，
不受制于人。”
研發一項新技術的難度有多大？
團隊成員形容當時面臨的困難就像“一堵牆”
例如，膨脹機的膨脹比達到正常膨脹機2倍以上
為此，團隊建設了一系列實驗平台
并結合計算機模拟反複優化
一點點提高
蓄熱蓄冷是決定技術成敗的另一大關鍵點
經過不懈的技術攻關
他們最終以最普通的水為媒體實作了目标
團隊成員王亮表示：
“這是一個全世界都沒有出現過的方案。”
要攻克硬科技，必須具備硬實力
從1.5兆瓦到10兆瓦再到100兆瓦系統
每一次規模放大，都是從原理到部件的重新研發
經過10餘年技術攻關
他們面前的那堵“牆”終于被突破
▲張家口百兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示範項目蓄冷蓄熱罐。
2021年，國際首套百兆瓦先進壓縮空氣儲能
國家示範項目在張家口順利并網
發電效率達到70.4%
經過進一步技術創新
山東肥城300兆瓦示範電站“更上一層樓”
設計效率達72.1%
與儲能技術的“老大哥”——抽水蓄能相當
成本也更具競争力
年發電量約6億度
每年可節約标準煤約18.9萬噸
減少二氧化碳排放約49萬噸
要攻克硬科技，還必須有建制化的團隊
作為一項多學科交叉的系統工程
先進壓縮空氣儲能系統的每項關鍵技術
都需要大平台、長時間、大強度的穩定支援
儲能研發中心現有職工學生200餘人
十多年來
大家為了項目“逐風而居”“餐風飲露”
2023年，半數以上職工出差超過100天
還有幾人超過300天
但團隊成立至今
核心成員一個都沒離開
他們說：
“能堅持深入幹一件事，
實作自己的理想，很幸福。”
▲國際首套100MW先進壓縮空氣儲能示範電站。
過去10年間
大陸風電光伏裝機增長了8倍
2023年風電光伏裝機曆史性地超過火電
儲能不僅登上了曆史舞台
并且将扮演重要角色
而中國也成為全世界對儲能需求最強烈的國家
電影《中國合夥人》中有一句經典台詞：
“夢想是什麼？
是一種讓你感到堅持就是幸福的東西”
對于儲能研發中心的科研人員而言
攻克壓縮空氣儲能技術
讓清潔能源走進千家萬戶
就是他們最大的幸福
《中國科學報》刊發全文：
地表最強“空氣充電寶”是這樣煉成的