先進壓縮空氣儲能平臺落地江蘇南京 搶占國際戰(zhàn)略新高地

　　實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標，儲能是關鍵支撐技術。其中，被稱為“空氣充電寶”的壓縮空氣儲能，因具備長時間、大規(guī)模儲能的優(yōu)點而備受關注。

　　3月的南京，國際首套“百兆瓦級先進壓縮空氣儲能技術研發(fā)與集成驗證平臺”正在抓緊建設。面對高質量發(fā)展的首要任務，該重大科技創(chuàng)新平臺肩負怎樣的使命、進度如何?記者提前探訪。

　　先進壓縮空氣儲能平臺落地南京

　　遠遠看去，與一般建設工地相比，中科南京未來能源系統(tǒng)研究院施工現(xiàn)場并沒什么大區(qū)別，但其實內有乾坤。“整個研究院包括4棟廠房、1棟辦公樓，共占地84.45畝、建筑面積約5萬平方米，其中試驗和測試平臺區(qū)約4萬平方米。”國家能源大規(guī)模物理儲能技術研發(fā)中心主任、中科南京未來能源系統(tǒng)研究院儲能團隊負責人陳海生介紹，這里正在重點建設國際首套“百兆瓦級先進壓縮空氣儲能技術研發(fā)與集成驗證平臺”，該平臺針對傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)主要技術瓶頸，建成后將開展大規(guī)模壓縮空氣儲能關鍵技術與系統(tǒng)集成研發(fā)，推動儲能產業(yè)高質量發(fā)展，促進我國構建“清潔低碳、安全高效”的現(xiàn)代能源產業(yè)體系。

　　什么是壓縮空氣儲能?簡單來說，就是在用電低谷的時候，通過壓縮機把空氣壓縮成高壓空氣存儲在儲氣裝置中;在用電高峰的時候，再釋放高壓空氣驅動膨脹機發(fā)電。

　　壓縮空氣儲能為何重要?2020年底，美國能源部發(fā)布《儲能大挑戰(zhàn)》，將壓縮空氣儲能系統(tǒng)作為一種典型的大規(guī)模長時儲能系統(tǒng)進行重點關注，特別指出當其利用鹽穴等大型儲氣洞穴時，有望成為全生命周期成本最低、最具潛力的大規(guī)模長時儲能系統(tǒng)。

　　“儲能是解決可再生能源大規(guī)模利用，發(fā)展智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的關鍵。”陳海生說，實現(xiàn)“雙碳”目標，主要手段就是提高可再生能源的應用比例，用以替代化石能源，但是可再生能源具有不可控性，這就要靠儲能來解決問題。在儲能領域，壓縮空氣儲能具有規(guī)模大、壽命長、儲能的周期不受限制、建設和運行成本低等優(yōu)勢，因此被公認為兩種適合大規(guī)模長時電力儲能的技術之一。但是，傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能存在三個發(fā)展瓶頸：一是依賴于地理條件，需要天然儲氣洞穴，如鹽洞、巖石洞穴、廢棄礦井等;二是依賴于化石燃料提供熱源;三是系統(tǒng)的效率相對較低。對此，各國都在積極研發(fā)新型壓縮空氣儲能技術。

　　做出世界最強“空氣充電寶”

　　江蘇是經(jīng)濟大省、制造業(yè)強省，能源消耗總量大，人均用能基數(shù)高。2020年江蘇率先提出“碳達峰”目標，2021年又率先啟動“雙碳”科技專項。

　　面向國家和江蘇省能源領域的重大需求，中科南京未來能源系統(tǒng)研究院圍繞能源的源頭、轉換和利用全過程，聚焦大規(guī)模物理儲能、儲氫等領域，前瞻性布局“低碳、智能、高效”的未來能源發(fā)展方向，開展核心技術攻關和科研平臺體系建設。

　　其實，在壓縮空氣儲能領域，“國家隊”中國科學院工程熱物理研究所已深耕18年，原創(chuàng)性地提出了先進壓縮空氣儲能技術新原理，可同時解決傳統(tǒng)壓縮空氣儲能三個主要技術瓶頸問題，先后建成國際首套1.5兆瓦、10兆瓦和100兆瓦先進壓縮空氣儲能示范系統(tǒng)，其中100兆瓦系統(tǒng)設計效率達70.4%，為目前世界單機規(guī)模最大、效率最高的“空氣充電寶”，其核心裝備自主化率達100%，具有完全自主知識產權和裝備完全自主可控，避免了“卡脖子”問題。

　　“提升性能、降低成本對于推廣應用和產業(yè)化至關重要。”陳海生坦言，壓縮空氣儲能技術的規(guī)模越大，單位成本越低，效率越高;所以進一步提高壓縮空氣儲能系統(tǒng)的單機規(guī)模，是提高效率、降低成本、促進該技術產業(yè)化和應用推廣的有效途徑。因此，團隊正瞄準300兆瓦級先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)開展研發(fā)和工程示范，而“百兆瓦級先進壓縮空氣儲能技術研發(fā)與集成驗證平臺”將在相關研發(fā)中發(fā)揮重要作用。

　　搶占壓縮空氣儲能國際戰(zhàn)略新高地

　　該平臺選擇南京落戶，自有其考量。陳海生分析，南京區(qū)位優(yōu)勢明顯，輻射面強;高校和科研機構眾多，人才優(yōu)勢突出;創(chuàng)新氛圍活躍，支持和培育戰(zhàn)略科技力量的政策發(fā)力早、力度大。大規(guī)模壓縮空氣儲能作為一種戰(zhàn)略性能源技術，系統(tǒng)復雜、集成度高、產業(yè)鏈長，涉及多個學科和多種高技術，技術研發(fā)和平臺建設的前期投入大、周期長，在南京落地可以充分發(fā)揮上述優(yōu)勢。同時，大規(guī)模壓縮空氣儲能系統(tǒng)也是典型的裝備制造業(yè)，江蘇的制造業(yè)發(fā)達，二者可以很好地互相支撐、促進和發(fā)展。江蘇還擁有豐富的地下鹽穴資源，是目前大規(guī)模壓縮空氣儲能系統(tǒng)最好的儲氣資源。而在新能源資源方面，風能、太陽能2022年雙雙突破1000GW，新能源發(fā)展?jié)摿艽?，這些對壓縮空氣儲能技術的發(fā)展無疑是巨大的天然優(yōu)勢。

　　記者了解到，該研究院落地以來，堅持技術引領，服務地方企業(yè)和能源行業(yè)，已承擔江蘇省碳達峰碳中和科技創(chuàng)新專項重大創(chuàng)新載體建設項目、江蘇省碳達峰碳中和科技創(chuàng)新專項產業(yè)前瞻與關鍵核心技術攻關項目等研發(fā)任務。

　　目前，“百兆瓦級先進壓縮空氣儲能技術研發(fā)與集成驗證平臺”已攻克核心部件設計與集成技術，完成系統(tǒng)布局、工藝設計和工程設計，主要設備今年就將陸續(xù)進場安裝調試，預期2025年平臺正式投入運行。

　　未來，該平臺可實現(xiàn)大規(guī)模物理儲能技術壓縮空氣系統(tǒng)全尺寸、全工況實驗，支撐國家大規(guī)模先進壓縮空氣儲能示范工程，有效解決儲能系統(tǒng)規(guī)模、效率、成本、壽命等瓶頸問題。研究院還將通過產學研的示范引領，帶動能源技術創(chuàng)新和產業(yè)升級，搶占壓縮空氣儲能國際戰(zhàn)略新高地。