2020年建成100兆瓦項(xiàng)目。“這對(duì)我來(lái)說(shuō)，既是目標(biāo)也是承諾，更是鞭策。既然已經(jīng)扛起了這面旗，就要力所能及地扛下去。”

“幾年前我們都不看好，因?yàn)樘y了，沒(méi)想到他真干成了。”中科院電工所研究員王海峰向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者感慨。

他指的是中科院工程熱物理研究所研究員陳海生。2016年11月，其團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)研發(fā)的大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能集成與示范平臺(tái)搭建完成，進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)試階段，成為全球首個(gè)針對(duì)10兆瓦級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)平臺(tái)。

王海峰認(rèn)為，10兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能足夠風(fēng)場(chǎng)使用，成本也低于電池儲(chǔ)能，完全可以商業(yè)化推廣。

陳海生則已經(jīng)開(kāi)始了100兆瓦級(jí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，根據(jù)他的時(shí)間表，2020年計(jì)劃建成100兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。

從無(wú)到有

去年12月，《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者來(lái)到位于貴州省畢節(jié)市金海湖新區(qū)的國(guó)家能源大規(guī)模物理儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)中心采訪。天空飄著小雪，落在地面，打濕了園區(qū)的柏油路面。

兩年前的12月，記者也在這里采訪，同樣是陰雨天，因?yàn)槁窙](méi)修好，走幾步就踩了一腳泥。

兩年時(shí)間，這里不僅修好了路，建起了國(guó)家能源大規(guī)模物理儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)中心，大規(guī)模先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能集成與驗(yàn)證平臺(tái)也建成進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)試，預(yù)期儲(chǔ)能效率將創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄。

可以達(dá)到百兆瓦級(jí)的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)包括抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能兩種，壓縮空氣儲(chǔ)能排名第二，其原理是在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期用電能壓縮空氣，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期釋放壓縮空氣推動(dòng)膨脹機(jī)發(fā)電。王海峰指出，壓縮空氣儲(chǔ)能“效率基本可以和抽水蓄能PK，而且可工業(yè)化生產(chǎn)，不需要抽水蓄能的地理?xiàng)l件，優(yōu)勢(shì)很大”。

國(guó)家能源大規(guī)模物理儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)中心副主任左志濤告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，相比于其他儲(chǔ)能技術(shù)，壓縮空氣儲(chǔ)能具有容量大、成本低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，并且系統(tǒng)規(guī)模越大、效率越高、成本越低。

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)，但采用燃燒天然氣的傳統(tǒng)技術(shù)路線。而陳海生團(tuán)隊(duì)研發(fā)的先進(jìn)系統(tǒng)不使用儲(chǔ)氣洞穴、不燃燒天然氣，具有技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。

雖然在國(guó)際同行中處于領(lǐng)先地位，但陳海生時(shí)刻警醒自己：“國(guó)際基本同步，國(guó)內(nèi)追趕甚急，形勢(shì)嚴(yán)峻。”2010年他回國(guó)之初就設(shè)定了壓縮空氣儲(chǔ)能研發(fā)的時(shí)間表：2012年完成1.5兆瓦示范項(xiàng)目，2015年建成10兆瓦項(xiàng)目，2020年建成100兆瓦項(xiàng)目。

2013年初廊坊1.5兆瓦示范項(xiàng)目建成后，團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始了10兆瓦項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作，到2015年初已經(jīng)完成了集成驗(yàn)證平臺(tái)建設(shè)圖紙。下半年，在國(guó)家能源局的支持下，國(guó)家能源大規(guī)模物理儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)中心正式落戶畢節(jié)，項(xiàng)目隨之開(kāi)工建設(shè)，僅用一年時(shí)間就正式建成。

陳海生坦言：“這一年大家干得很苦，克服了很多困難，真是有苦有樂(lè)、有血有淚，靠著責(zé)任心和事業(yè)心在堅(jiān)持。”

就這么磕磕絆絆著前進(jìn)，終于，原計(jì)劃的時(shí)間表只滯后了不到一年。在陳海生看來(lái)，完成目標(biāo)“很有希望”。

難點(diǎn)何在

王海峰認(rèn)為，10兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)難度極大，陳海生團(tuán)隊(duì)的成功得益于他們巧妙化解了許多技術(shù)和工程難題。

陳海生告訴記者，葉輪機(jī)械的難題在于高壓高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)需要在這種復(fù)雜情況下獲得高效率，同時(shí)還要解決各個(gè)機(jī)械、渦輪之間的相互匹配、耦合問(wèn)題。“首先要清楚設(shè)備內(nèi)部的流動(dòng)傳熱機(jī)理，我們通過(guò)‘863’‘973’等項(xiàng)目積累了很多基礎(chǔ)研究，摸清了原理，才能指導(dǎo)設(shè)計(jì)。”

壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包括壓縮機(jī)、膨脹機(jī)和蓄熱換熱三大部分，由于規(guī)模放大，1.5兆瓦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)無(wú)法照搬，幾乎全部重新來(lái)過(guò)。例如，采用多級(jí)高效壓縮解決了70~100個(gè)大氣壓的超高大氣壓壓縮問(wèn)題等。

“這些都是我們自己做的創(chuàng)新性、開(kāi)拓性的工作，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可參考，而且現(xiàn)在看來(lái)性能很好、可靠性很強(qiáng)。”陳海生表示。

陳海生透露，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是目前國(guó)際上容量最大、功能最全、測(cè)量范圍最寬的壓縮空氣儲(chǔ)能集成實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證平臺(tái)，具有不同儲(chǔ)能系統(tǒng)的部件研發(fā)、流程優(yōu)化與篩選、系統(tǒng)性能測(cè)試與檢驗(yàn)等功能，為大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化提供必需的技術(shù)支撐。

在100兆瓦級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)方面，陳海生也在爭(zhēng)做第一個(gè)吃螃蟹的人。據(jù)悉，100兆瓦系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作已經(jīng)啟動(dòng)。同10兆瓦系統(tǒng)相比，100兆瓦系統(tǒng)將提高效率10%，單位成本下降30%，適用于大電網(wǎng)、大風(fēng)電場(chǎng)。

曙光乍現(xiàn)

“團(tuán)隊(duì)、平臺(tái)和資源。”這是陳海生總結(jié)出的決定時(shí)間表能否按時(shí)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)。在搞好團(tuán)隊(duì)和平臺(tái)建設(shè)的同時(shí)，“找資源”也一直是他的工作重心之一。

此前，1.5兆瓦項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)行了技術(shù)授權(quán)，并在持續(xù)推廣，10兆瓦項(xiàng)目也在參與招標(biāo)。

陳海生認(rèn)為，儲(chǔ)能項(xiàng)目要想有生命力，首先得有體制保障——峰谷電價(jià)和儲(chǔ)能電價(jià)，其次是在觀念上真正認(rèn)清儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

而且，一套10兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)造價(jià)可降至8000萬(wàn)~9000萬(wàn)元，比電池便宜很多，風(fēng)電廠可以承受，并且壽命達(dá)到30年以上，儲(chǔ)電的成本在0.3~0.5元/度。

“也就是說(shuō)，即使沒(méi)有其他政策支持，只要峰谷電價(jià)差高于0.5元就可能贏利。”陳海生指出。

此外，國(guó)際儲(chǔ)能市場(chǎng)也是一塊大蛋糕。

不過(guò)陳海生更關(guān)心的還是他的時(shí)間表。“這對(duì)我來(lái)說(shuō)，既是目標(biāo)也是承諾，更是鞭策。既然已經(jīng)扛起了這面旗，就要力所能及地扛下去，在中國(guó)做成大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能這件事。”陳海生說(shuō)。

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