當(dāng)前儲(chǔ)能技術(shù)可謂百花齊放，涵蓋了抽水蓄能、鉛酸電池、鋰電池、液流電池、燃料電池、鈉硫電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能等多種物理、化學(xué)技術(shù)路線。其中抽水蓄能以壓倒性優(yōu)勢(shì)占據(jù)市場(chǎng)絕對(duì)壟斷地位。

而現(xiàn)在，“效率基本可以和抽水蓄能PK，且可工業(yè)化生產(chǎn)，不需要抽水蓄能地理?xiàng)l件，優(yōu)勢(shì)更突出的壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)正在不斷走向成熟。”中科院工程熱物理研究所研究員陳海生在接受記者專訪時(shí)表示。

規(guī)模可與抽水蓄能媲美

壓縮空氣儲(chǔ)能的工作原理是,通過壓縮機(jī)將常溫常壓的空氣轉(zhuǎn)換成高溫高壓的空氣，存儲(chǔ)在裝置內(nèi)，把電能轉(zhuǎn)換成內(nèi)能，驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)發(fā)電，在用電高峰時(shí)放電。

抽水蓄能雖具有成本低、規(guī)模大、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，但同時(shí)也受制于地理?xiàng)l件的限制，此外還會(huì)帶來移民等相關(guān)問題。隨著儲(chǔ)能需求的不斷增長(zhǎng)，壓縮空氣儲(chǔ)能作為唯一可與抽水蓄能相媲美的大規(guī)模儲(chǔ)能，技術(shù)正越來越受到青睞。

陳海生介紹，壓縮空氣儲(chǔ)能的單機(jī)規(guī)?？蛇_(dá)到百兆瓦以上，接近抽水蓄能的規(guī)模;壽命長(zhǎng)達(dá)40—50年;單位造價(jià)低，可達(dá)到6000元/kWh，且儲(chǔ)能的周期不受限制。

據(jù)了解，傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能脫胎于燃?xì)廨啓C(jī)，通過化石燃料燃燒驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)發(fā)電，存儲(chǔ)在廢棄洞穴中，因此傳統(tǒng)壓縮空氣系統(tǒng)很大程度上受地理?xiàng)l件所限，同時(shí)效率也較低。目前全世界有兩座商業(yè)運(yùn)行的壓縮空氣儲(chǔ)能電站，分別位于德國(guó)和美國(guó)，規(guī)模達(dá)到百兆瓦級(jí)，但采用的卻是燃燒天然氣的傳統(tǒng)技術(shù)路線。

陳海生帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)則另辟蹊徑，不走尋常路。其研發(fā)的先進(jìn)系統(tǒng)不使用儲(chǔ)氣洞穴、不燃燒化石燃料，在壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、蓄冷蓄熱系統(tǒng)等方面取得了一系列突破性進(jìn)展，整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)模、效率、性能得到極大提升。100多項(xiàng)儲(chǔ)能專利、建立了較完善的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系……足以讓陳海生和他的團(tuán)隊(duì)比肩國(guó)際的佼佼者。

技術(shù)創(chuàng)新促成本大幅下降

在壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)征途上，自2009年至今，陳海生及其團(tuán)隊(duì)完成了一個(gè)又一個(gè)跨越。

2013年初，在廊坊完成了國(guó)際首臺(tái)1.5MW級(jí)新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的示范運(yùn)行;2016年底，在貴州完成國(guó)際首臺(tái)10MW級(jí)新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)示范運(yùn)行。

據(jù)悉，相比1.5MW級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，10MW級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)不僅在規(guī)模上提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)，在成本、效率和穩(wěn)定性方面也有大幅改善。

陳海生介紹，1.5MW級(jí)新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)單位千瓦成本為1萬-1.5萬元人民幣，而10MW級(jí)的成本可降至6000元—8000元，單位成本降低一半以上。從效率上看，1.5MW級(jí)壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)為52%，而10MW級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率較前者提高到了接近60%，性能也更加優(yōu)良。

技術(shù)要與市場(chǎng)結(jié)合才能充分體現(xiàn)價(jià)值。在推進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能的示范工程過程中，陳海生及其團(tuán)隊(duì)完成了技術(shù)授權(quán)和技術(shù)入股，全力推動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

在示范運(yùn)行中，陳海生的團(tuán)隊(duì)對(duì)技術(shù)不斷追求精益求精。“我們研究了內(nèi)部流動(dòng)傳熱系統(tǒng)的能量損失和傳遞機(jī)理，突破了壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、蓄冷虛熱等關(guān)鍵技術(shù)，建成了一批試驗(yàn)平臺(tái)。”陳海生說。

據(jù)悉，陳海生的團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)研發(fā)的10MW級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能集成實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證平臺(tái)，已完成所有設(shè)備安裝和各個(gè)設(shè)備的單獨(dú)調(diào)試，現(xiàn)已開始進(jìn)行整體系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，儲(chǔ)能性能再創(chuàng)世界紀(jì)錄并無太多懸念。

儲(chǔ)能行業(yè)仍需國(guó)家支持

近年來，隨著儲(chǔ)能技術(shù)的不斷突破以及相關(guān)利好政策，儲(chǔ)能迎來發(fā)展的風(fēng)口期。相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，未來10年我國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)容量將超過1000億美元。壓縮空氣儲(chǔ)能作為一項(xiàng)重要的儲(chǔ)能技術(shù)，將有望成為儲(chǔ)能領(lǐng)域的新秀。

壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)展的市場(chǎng)空間取決于規(guī)模、效率和成本三方面。在陳海生看來，壓縮空氣儲(chǔ)能的規(guī)模至少要100MW，達(dá)到抽水蓄能的標(biāo)準(zhǔn)，才能發(fā)揮更大的作用。“我們的目標(biāo)是2020年突破100MW級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)，效率要從現(xiàn)在的50%—60%提升到接近70%，相比抽水蓄能和化學(xué)電池，就具有了足夠強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。”陳海生說，在保證規(guī)模和效率的情況下，成本有望再降30%—50%，單位成本降至3000—5000元/千瓦。

毋庸置疑，當(dāng)前我國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)尚處于發(fā)展的初期，亟需國(guó)家政策支持，這也一直是行業(yè)共同期盼。陳海生指出，在當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)中，我國(guó)對(duì)電能質(zhì)量的重視并未體現(xiàn)在電價(jià)上，尚缺乏合理的電價(jià)補(bǔ)償機(jī)制，因此，積極推動(dòng)電價(jià)體制改革既是方向又是趨勢(shì)。

“任何一個(gè)行業(yè)的發(fā)展，包括儲(chǔ)能，都不是一蹴而就的，都要經(jīng)歷一個(gè)逐漸成長(zhǎng)的過程，包括前期的科研技術(shù)、研究示范等一系列的投入，這一方面，還需要呼吁國(guó)家和行業(yè)加大支持力度。”陳海生告訴記者。