4月30日，國際首套300兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范電站在山東肥城首次并網(wǎng)發(fā)電成功。這意味著，我國具有目前國際上規(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能電站。

國際領先！肥城大規(guī)模壓縮空氣儲能電站投運

據(jù)介紹，該電站建設規(guī)模為300兆瓦/1800兆瓦時，采用中科院工程熱物理研究所自主研發(fā)的先進壓縮空氣儲能技術，利用山東肥城市豐富的地下鹽穴資源，通過空氣為介質(zhì)在電網(wǎng)側進行大規(guī)模電力儲能，具有規(guī)模大、效率高、壽命長、清潔無污染、安全性高等優(yōu)點，并可實現(xiàn)連續(xù)放電6小時，年發(fā)電約6億度，可有效提升區(qū)域電網(wǎng)的調(diào)峰能力，促進風電、光電等新能源消納，每年可節(jié)約標準煤約18.9萬噸，減少二氧化碳排放約49萬噸。

從各項技術指標上看，目前，該電站可謂“地表最強”！

為電網(wǎng)打造“充電寶”，壓縮空氣儲能技術是如何工作的？

壓縮空氣儲能，簡單來說，就是用電來帶動壓縮機然后產(chǎn)生高壓的空氣，存放在儲氣裝置當中。在用電高峰時，高壓的空氣釋放驅(qū)動膨脹機旋轉(zhuǎn)來帶動發(fā)電機。

這樣一來，原本被儲藏的電又被釋放，實現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化存儲。

可再生能源發(fā)電具有間歇性、波動性，而儲能電站就像“電力銀行”，在電網(wǎng)用電低谷時，利用風能、太陽能等可再生能源發(fā)電，給儲能電站充電；在電網(wǎng)用電高峰時，將儲存于電站中的能量轉(zhuǎn)化為電能進行放電。壓縮空氣儲能具有儲能容量大、成本低、壽命長、安全環(huán)保等優(yōu)點，被認為是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模儲能技術之一。

這一技術雖然起源于國外，但著實是在我國得到了發(fā)揚光大。早在2004年，中國科學院工程熱物理研究所就開始了儲能相關研究，2005年，中國科學院工程熱物理研究所副研究員陳海生公派英國訪學，和導師共同提出了“液態(tài)空氣儲能”概念，并在英國建成國際首套兆瓦級液態(tài)空氣儲能裝置。

當時，傳統(tǒng)壓縮空氣儲能技術存在效率不高的缺點。德、美兩國儲能電站的效率僅分別為42%、54%。也就是說，存進去1度電，只能放出來大約半度，另外半度在存、放的過程中被消耗了。而且，傳統(tǒng)壓縮空氣儲能裝置必須依賴天然氣提供熱源。

這兩個缺點在油氣資源豐富的國家尚可接受，但放到“缺油少氣”的中國，無疑是致命短板。

2009年，工程熱物理所提出具有自主知識產(chǎn)權的先進壓縮空氣儲能技術：在用電低谷時，用壓縮機取代燃氣輪機壓縮空氣，同時回收壓縮熱；在用電高峰時，釋放儲存的熱量加熱高壓空氣，驅(qū)動膨脹機，帶動發(fā)電機發(fā)電。

這一改進不僅不使用額外的燃料，實現(xiàn)零排放，還將原先浪費掉的壓縮熱能利用起來，儲能效率大幅提高，理論上可達70%以上。因地制宜，本土化的條件就此建立起來。

這一技術飛躍的重要基礎，來自中國科學院對葉輪機械的深厚研究工程熱物理所創(chuàng)始人——吳仲華先生。他是國際公認的“葉輪機械先鋒”，而壓縮空氣儲能系統(tǒng)的關鍵正是葉輪機械的高效運轉(zhuǎn)。

從研究攻克核心部件壓縮機、膨脹機的內(nèi)部流動與傳熱機理相關的難題，到以水為介質(zhì)解決蓄熱蓄冷燃耗問題，從1.5兆瓦到10兆瓦再到100兆瓦系統(tǒng)，經(jīng)過10余年技術攻關，2021年，國際首套百兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范項目在張家口順利并網(wǎng)，發(fā)電效率達到70.4%。經(jīng)過進一步技術創(chuàng)新，山東肥城300兆瓦示范電站“更上一層樓”，設計效率達72.1%！

隨著國家“雙碳”目標的提出，儲能產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展機遇。過去10年間，我國風電光伏裝機增長了8倍，2023年，風電光伏裝機歷史性地超過火電儲能，不僅登上了歷史舞臺，并且將扮演重要角色，而中國也成為全世界對儲能需求最強烈的國家。

綜合來源：新華社、中國科學院工程熱物理研究所、中國科學報、新京報等

來源: 科普中國

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