在12月24日國家科技傳播中心舉辦的重大科技成就發(fā)布會(huì)上，中國科學(xué)院工程熱物理研究所團(tuán)隊(duì)帶來了百兆瓦級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)布。

團(tuán)隊(duì)最新成果是國際首套300MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能國家示范電站在山東肥城成功并網(wǎng)發(fā)電，是目前國際上規(guī)模最大、效率最高、性能最優(yōu)、成本最低的新型壓縮空氣儲(chǔ)能電站。

這一成就不僅是我國儲(chǔ)能科技領(lǐng)域的一項(xiàng)重要里程碑，更是全球儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的璀璨明珠，堪稱地表最強(qiáng)“空氣充電寶”。

這一成就的背后，離不來中國科學(xué)院工程熱物理研究所儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)20年如一日的鉆研與努力。

01 技術(shù)創(chuàng)新，國際引領(lǐng)

在目前已有電力儲(chǔ)能技術(shù)中，抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能具有規(guī)模大、成本低和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為是最適合大規(guī)?；奈锢韮?chǔ)能技術(shù)。

抽水蓄能技術(shù)比較成熟，但是它存在天然的地理?xiàng)l件限制，且其容量和功能不能完全滿足我國儲(chǔ)能未來大規(guī)模發(fā)展的需求。傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)起源于國外，但存在依賴化石燃料提供熱源、依賴天然儲(chǔ)氣洞穴、系統(tǒng)效率較低三大瓶頸，發(fā)展受到很大限制。

由中國科學(xué)院工程熱物理研究所自主研發(fā)的百兆瓦級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，以其規(guī)模大、成本低、壽命長(zhǎng)、清潔無污染等優(yōu)勢(shì)，解決了傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能主要技術(shù)瓶頸問題，可實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用、黑啟動(dòng)等多項(xiàng)功能，可廣泛應(yīng)用于區(qū)域能源系統(tǒng)和智能電網(wǎng)調(diào)節(jié)、可再生能源大規(guī)模利用等諸多領(lǐng)域，被譽(yù)為“空氣充電寶”，成為儲(chǔ)能領(lǐng)域的一匹黑馬。

這項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新之處在于，它利用空氣作為儲(chǔ)能介質(zhì)，通過壓縮和膨脹實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和釋放。此技術(shù)的成功研發(fā)及規(guī)模化應(yīng)用，標(biāo)志著我國在壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域已經(jīng)走在了世界的前列。

02 20年磨劍，終成正果

從最初的系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)，到裝備研制，再到示范驗(yàn)證，最后到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，中國科學(xué)院工程熱物理研究所的科研團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多次試驗(yàn)和改進(jìn)，才最終將其推向產(chǎn)業(yè)化。

回望過去，中國科學(xué)院工程熱物理研究所的壓縮空氣儲(chǔ)能研發(fā)之路可謂充滿艱辛。

2005年，時(shí)任副研究員的陳海生被公派英國訪學(xué)，與英國導(dǎo)師共同提出了液態(tài)空氣儲(chǔ)能概念，并在英國建成了國際首套兆瓦級(jí)液態(tài)空氣儲(chǔ)能裝置。

2009年回國后，國內(nèi)還沒有任何科研機(jī)構(gòu)涉足壓縮空氣儲(chǔ)能，國外技術(shù)也尚不完美，面對(duì)國內(nèi)空白的技術(shù)領(lǐng)域和巨大的研發(fā)難度，是走國外老路還是自主創(chuàng)新第一個(gè)吃螃蟹？他和他的研發(fā)團(tuán)隊(duì)毫不猶豫地選擇了后者，選擇了一條艱難的自主創(chuàng)新之路。

但自主創(chuàng)新，談何容易？想同時(shí)解決掉一直困擾傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)依賴化石燃料提供熱源、依賴天然儲(chǔ)氣洞穴、系統(tǒng)效率較低三大瓶頸，開發(fā)一條更適合未來能源發(fā)展的新路徑，難度很大。

用當(dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)成員的話來形容，面臨的困難就像一堵墻，使人感到絕望，無法逾越。為此，團(tuán)隊(duì)制定了詳細(xì)的規(guī)劃表和路線圖，一步一個(gè)腳印，從基礎(chǔ)理論研究，到核心技術(shù)突破，再到應(yīng)用示范和產(chǎn)業(yè)化，用3年時(shí)間完成1.5兆瓦示范項(xiàng)目，用4年建成10兆瓦示范項(xiàng)目，用5年建成100兆瓦示范項(xiàng)目，再到如今的300兆瓦，一步一個(gè)腳印，這堵看似堅(jiān)不可攻的“墻”，終于被他們突破了。

2022年9月，河北張家口國際首套100MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能國家示范電站并網(wǎng)發(fā)電。在此基礎(chǔ)上，2024年4月，山東肥城國際首套300MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能國家示范電站并網(wǎng)發(fā)電，單位成本較100MW下降30%以上，系統(tǒng)裝備自主化率達(dá)100%。

如今，技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完全掌握了1-300MW級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能核心技術(shù)，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。陳海生團(tuán)隊(duì)研發(fā)的先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，徹底解決了傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能三大瓶頸，系統(tǒng)效率從幾十年前國外電站的50%左右提高到如今的70%左右，技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)全球領(lǐng)跑。

2022年9月，河北張家口國際首套100MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能國家示范電站并網(wǎng)發(fā)電。在此基礎(chǔ)上，2024年4月，山東肥城國際首套300MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能國家示范電站并網(wǎng)發(fā)電，單位成本較100MW下降30%以上，系統(tǒng)裝備自主化率達(dá)100%。

如今，技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完全掌握了1-300MW級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能核心技術(shù)，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。陳海生團(tuán)隊(duì)研發(fā)的先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，徹底解決了傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能三大瓶頸，系統(tǒng)效率從幾十年前國外電站的50%左右提高到如今的70%左右，技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)全球領(lǐng)跑。

03 產(chǎn)業(yè)進(jìn)階，未來可期

為推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)最大社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的百兆瓦級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)也從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，已通過知識(shí)產(chǎn)權(quán)作價(jià)入股的方式，孵化了全球壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域第一家獨(dú)角獸企業(yè)——中儲(chǔ)國能，目前該企業(yè)承擔(dān)的已建和在建壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目已達(dá)1500MW，規(guī)劃項(xiàng)目超5000MW，市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

可以這樣說，全球壓縮空氣儲(chǔ)能科技創(chuàng)新、工程應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)先的大旗，已牢牢地握在我們中國人的手里。

展望未來，隨著技術(shù)成熟度提高與規(guī)?；?yīng)的顯現(xiàn)，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備成本將逐漸降低，項(xiàng)目投資回報(bào)率將顯著提升，為投資方帶來豐厚且穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)回報(bào)的同時(shí)，每年可創(chuàng)造上百億產(chǎn)值，并帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈達(dá)千億規(guī)模，形成集系統(tǒng)研發(fā)、設(shè)備制造、電站建設(shè)、系統(tǒng)運(yùn)維為一體的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)集群，創(chuàng)造大量就業(yè)機(jī)會(huì)，顯著增強(qiáng)我國加工制造能力，有效促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

此外，隨著全球化和一帶一路的發(fā)展，百兆瓦級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)有望在全球范圍內(nèi)得到更廣泛的應(yīng)用和推廣，這一技術(shù)成果不僅對(duì)于推動(dòng)全球能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)具有重要意義，更為全球應(yīng)對(duì)氣候變化和挑戰(zhàn)提供了中國智慧和中國方案。