20年磨一剑，地表最强“空气充电宝”来了 - 科技自立自强之路

手机没电了需要充电宝

电网没电了怎么办？

在各种储能技术中

有一种“空气充电宝”——压缩空气储能技术

近年来发展势头极为迅猛

4月30日，中国科学院研发

国际首套300兆瓦先进压缩空气储能国家示范电站

在山东肥城首次并网发电成功

这是目前国际上

规模最大、效率最高、性能最优、成本最低的

新型压缩空气储能电站

这一技术虽然起源于国外

但在我国得到了发扬光大

从各项技术指标上看

目前可谓“地表最强”

▲山东肥城300MW先进压缩空气储能国家示范项目全景。

早在2004年

中国科学院工程热物理研究所

就开始了储能相关研究

那时正是火电“大干快上”的时代

可再生能源装机占比不足1%

谁能想到能源格局未来会发生翻天覆地的变化

说起储能，大家都觉得过于冷门

但中国科学院的使命是创新为民

不仅要努力满足当下的需求

也要前瞻思考未来的需要

工程热物理所坚信

储能技术值得投入

2005年

工程热物理所副研究员陈海生公派英国访学

和导师共同提出了液态空气储能概念

并在英国建成国际首套兆瓦级液态空气储能装置

这次小试牛刀之后

陈海生立志：

在中国发展更先进的压缩空气储能技术

当时，传统技术的缺点是效率仅50%左右

即进去1度电只能放出来大约半度

而且，还必须依赖天然气提供热源

中国“缺油少气”

这条路显然走不通

2009年，工程热物理所提出全面革新的

先进压缩空气储能技术——

系统效率达70%以上

且不需要额外燃料，实现零排放

这一技术飞跃的重要基础

来自中国科学院对叶轮机械的深厚研究

工程热物理所创始人吴仲华先生

是国际公认的“叶轮机械先锋”

而压缩空气储能系统的关键

正是叶轮机械的高效运转

先进压缩空气储能技术最大的变数在于

从根本上抛弃了燃气轮机

转而利用压缩机、膨胀机和蓄冷蓄热技术

实现高效发电

▲1.5MW先进压缩储能系统。

理想很丰满，现实却很骨感

2009年

压缩空气储能技术的开发在中国还是空白

是模仿成熟技术走老路

还是自主创新第一个吃螃蟹？

前者来得快，后者风险高

工程热物理所毫不犹豫选择了后者

陈海生说：

“哪怕多花几年，一定要掌握核心技术，

不受制于人。”

研发一项新技术的难度有多大？

团队成员形容当时面临的困难就像“一堵墙”

例如，膨胀机的膨胀比达到常规膨胀机2倍以上

为此，团队建设了一系列实验平台

并结合计算机模拟反复优化

一点点提高

蓄热蓄冷是决定技术成败的另一大关键点

经过不懈的技术攻关

他们最终以最普通的水为介质实现了目标

团队成员王亮表示：

“这是一个全世界都没有出现过的方案。”

要攻克硬科技，必须具备硬实力

从1.5兆瓦到10兆瓦再到100兆瓦系统

每一次规模放大，都是从原理到部件的重新研发

经过10余年技术攻关

他们面前的那堵“墙”终于被突破

▲张家口百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目蓄冷蓄热罐。

2021年，国际首套百兆瓦先进压缩空气储能

国家示范项目在张家口顺利并网

发电效率达到70.4%

经过进一步技术创新

山东肥城300兆瓦示范电站“更上一层楼”

设计效率达72.1%

与储能技术的“老大哥”——抽水蓄能相当

成本也更具竞争力

年发电量约6亿度

每年可节约标准煤约18.9万吨

减少二氧化碳排放约49万吨

要攻克硬科技，还必须有建制化的团队

作为一项多学科交叉的系统工程

先进压缩空气储能系统的每项关键技术

都需要大平台、长时间、大强度的稳定支持

储能研发中心现有职工学生200余人

十多年来

大家为了项目“逐风而居”“餐风饮露”

2023年，半数以上职工出差超过100天

还有几人超过300天

但团队成立至今

核心成员一个都没离开

他们说：

“能坚持深入干一件事，

实现自己的理想，很幸福。”

▲国际首套100MW先进压缩空气储能示范电站。

过去10年间

我国风电光伏装机增长了8倍

2023年风电光伏装机历史性地超过火电

储能不仅登上了历史舞台

并且将扮演重要角色

而中国也成为全世界对储能需求最强烈的国家

电影《中国合伙人》中有一句经典台词：

“梦想是什么？

是一种让你感到坚持就是幸福的东西”

对于储能研发中心的科研人员而言

攻克压缩空气储能技术

让清洁能源走进千家万户

就是他们最大的幸福

地表最强“空气充电宝”是这样炼成的

来源：中国科学报

责任编辑：刘映含

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页面更新：2024-05-10

标签：肥城中国科学院蓄热叶轮压缩空气地表自立自强电站中国最强空气先进工程技术

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