20年磨一剑，地表最强“空气充电宝”来了

文丨《中国科学报》记者 陈欢欢

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

《中国科学报》刊发全文：

地表最强“空气充电宝”是这样炼成的