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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發電成功。這意味著，我國具有了目前國際上規模最大、效率最高、性能最優、成本最低的新型壓縮空氣儲能電站。
山東肥城300兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范項目全景。
儲能，就是把多余的電先存起來，需要的時候再拿出來，相當于給電網安裝一臺大“充電寶”，使“靠天吃飯”的太陽能、風能發電都能穩定、流暢地接入電網，存儲備用。
壓縮空氣儲能則是以空氣為介質充放電的“空氣充電寶”。它性能優異，規模大、壽命長、成本低，發展勢頭迅猛。
與鋰電池、抽水蓄能等其他儲能技術相比，壓縮空氣儲能非常“年輕”，在中國僅有10多年的開發史，卻發展迅猛，成為后起之秀，令許多業內人士坦言“沒想到”。
三條標準選定一個研究方向
壓縮空氣儲能的概念起源較早，第一個專利于1949年在美國問世。德國和美國分別于1978年和1991年建成壓縮空氣儲能電站，并運行至今。雖然世界各國對壓縮空氣儲能都有布局，但并非熱門，真正將它發揚光大的還是中國。
2004年，剛剛參加工作的中國科學院工程熱物理研究所（以下簡稱“工程熱物理所”）副研究員陳海生開始思考未來的研究方向。他給自己定下3條標準：朝陽產業、創新性領域、同工程熱物理專業相關。但是，滿足這3條標準的技術是什么？
經過3個多月的調研分析，陳海生相中了儲能技術。這在當時是極其冷門的方向。
那時，我國正處于火電“大干快上”的時代，再生能源裝機占比不足1%，是妥妥的“小兄弟”，更不存在并網難題。很難想象，有朝一日，太陽能和風能會撼動火力發電的主體地位，儲能也將由“冷”轉“熱”。
陳海生畫了一張表，縱坐標是各種儲能技術，橫坐標是創新性、技術成熟度、專業相關度等指標，結果壓縮空氣儲能以5顆星領跑其他技術。
而當時壓縮空氣儲能在中國僅有理論研究，沒有技術攻關，展現在他面前的是一片空白。
“中國科學院的使命是什么？創新為民。”陳海生覺得，國家未來需要什么，得有人提前思考、提前攻關、提前實踐。
他決定挑戰一下。一輩子要做的事，就這么決定了。
如今回頭看，過去10年我國風電和光伏裝機增長了8倍，2023年風電和光伏裝機更是歷史性超過火電，占比達50.4%，是全世界對儲能需求最強烈的國家。儲能不僅登上了能源發展的歷史舞臺，而且將扮演重要角色。
來一場徹底的創新
2005年，陳海生被公派去英國利茲大學訪學，這正是一次技術探索的好機會。
在英國，他和導師共同提出了液態空氣儲能的概念，很快得到英國政府和投資機構600萬英鎊的經費支持。為了完成這個項目，原本為期一年的訪問變成了4年的正式工作。最終，他們在2009年建成國際首套兆瓦級液態空氣儲能裝置。由于液態空氣的密度遠大于氣態空氣，該系統解決了依賴大型儲氣洞穴的問題，比傳統技術更為先進。
有了這次試水，2009年回國后，陳海生立志發展比液態空氣更先進的壓縮空氣儲能技術。
當時，傳統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分別僅為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。
要從根本上突破這兩大技術瓶頸、在中國走通壓縮空氣儲能這條路，顯然不能僅僅依靠跟蹤、模仿、改進，必須來一場徹底的技術創新。而創新的底氣，源自我國科學家在動力工程及工程熱物理專業的多年積累。
傳統的壓縮空氣儲能系統基于燃氣輪機技術，在用電低谷時，利用富余的電能將空氣壓縮并儲存在儲氣室中；在用電高峰時，釋放高壓空氣進入燃燒室，同燃料一起燃燒，驅動透平發電。這相當于讓燃氣輪機分時工作，儲能、釋能過程相互獨立，最終起到削峰填谷的作用。
該系統的關鍵在于葉輪機械的高效運轉。工程熱物理所自1956年建所以來，在葉輪機械方面研究基礎深厚，創始人吳仲華先生是國際公認的“葉輪機械先鋒”。
基于自身的“金剛鉆”，2009年工程熱物理所提出具有自主知識產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，驅動膨脹機，帶動發電機發電。
這一改進不僅不使用額外的燃料，實現零排放，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。
但這一改，也意味著從基礎研究到關鍵技術，再到工程開發，都沒有成熟經驗可供借鑒。
敢不敢做“第一個吃螃蟹的人”？陳海生沒有猶豫：“我們一定要掌握自主知識產權，哪怕多花幾年時間，也一定要掌握核心技術，不能總是模仿跟蹤，更不能受制于人。”（記者陳歡歡）
（未完待續）
責任編輯：魏敏
