地表最强“空⽓充电宝”是这样炼成的

作者: 陈欢欢

来源: 中国科学报

发布日期: 2024-05-06 08:30:57

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,标志着我国在新型压缩空⽓储能技术上取得了重大突破。该技术以空⽓为介质,具有规模⼤、效率⾼、成本低等优点,为解决太阳能、⻛能等可再⽣能源的储能问题提供了新的解决方案。

4⽉30⽇,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。这意味着,我国具有了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。

储能,就是把多余的电先存起来,需要的时候再拿出来,相当于给电⽹安装⼀台⼤“充电宝”,使“靠天吃饭”的太阳能、⻛能发电都能稳定、流畅地接⼊电⽹,存储备⽤。压缩空⽓储能则是以空⽓为介质充放电的“空⽓充电宝”。它性能优异,规模⼤、寿命⻓、成本低,发展势头迅猛。

2004年,刚刚参加⼯作的中国科学院⼯程热物理研究所(以下简称⼯程热物理所)副研究员陈海⽣开始思考未来的研究⽅向。他给⾃⼰定下3条标准:朝阳产业、创新性领域、同⼯程热物理专业相关。但是,满⾜这3条标准的技术是什么?经过3个多⽉的调研分析,陈海⽣相中了储能技术。这在当时是极其冷⻔的⽅向。

2005年,陈海⽣被公派去英国利兹⼤学访学,这正是⼀次技术探索的好机会。在英国,他和导师共同提出了液态空⽓储能的概念,很快得到英国政府和投资机构600万英镑的经费⽀持。为了完成这个项⽬,原本为期⼀年的访问变成了4年的正式⼯作。最终,他们在2009年建成国际⾸套兆瓦级液态空⽓储能装置。

2009年回国后,陈海⽣⽴志发展⽐液态空⽓更先进的压缩空⽓储能技术。当时,传统压缩空⽓储能技术存在效率不⾼的缺点。德、美两国储能电站的效率分别仅为42%、54%。也就是说,存进去1度电,只能放出来⼤约半度,另外半度在存、放的过程中被消耗了。⽽且,传统压缩空⽓储能装置必须依赖天然⽓提供热源。这两个缺点在油⽓资源丰富的国家尚可接受,但放到“缺油少⽓”的中国,⽆疑是致命短板。

2010年,陈海⽣带领⼀⽀新成⽴的⼩团队,设⽴了⼀个“钉钉⼦”时间表:⽤3年时间完成1.5兆瓦示范项⽬,⽤4年建成10兆瓦示范项⽬,⽤5年建成100兆瓦示范项⽬。2013年建成的1.5兆瓦先进压缩空⽓储能系统。⾸先要攻克的是核⼼部件压缩机、膨胀机的内部流动与传热机理相关的难题。

2021年,国际⾸套百兆瓦先进压缩空⽓储能国家示范项⽬在河北省张家⼝顺利并⽹,发电效率达到70.4%,每年可发电1.32亿度以上,节约标准煤4.2万吨,减少⼆氧化碳排放10.9万吨。回看当年制定的时间表,⼤家感慨,竟然真的沿着这条路⼀步⼀个脚印⾛了下来。不过,这条路还远没有⾛到终点。

2023年团队开年终总结会时发现,半数以上职⼯出差天数超过100天,有的甚⾄超过300天。他们⻓年“逐⻛⽽居”,到处“餐⻛饮露”。以国家级可再⽣能源示范区张家⼝为例,这⾥拥有丰富的⻛能、太阳能,但正因为⻛⼤,零下20多摄⽒度的冬天体感温度能达到零下40摄⽒度,团队成员穿着两层⽻绒服在室外⼏分钟就感觉被冻透了。

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