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
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