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文/本刊記者 翁爽

儲(chǔ)能是影響未來(lái)能源格局的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)提高能源利用效率、促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推動(dòng)能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型有重要意義。“十二五”以來(lái)，國(guó)家大力推動(dòng)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，風(fēng)電、光伏等分布式能源發(fā)展迅速，然而分布式能源具有間歇式的特性，而電能是即發(fā)即用保持平衡的，因此，在用電低谷期，大量的分布式能源難以得到有效利用。目前我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)居世界第一，但風(fēng)電年平均利用小時(shí)數(shù)尚不足2000 小時(shí)。

大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是可再生能源普及并有效應(yīng)用的關(guān)鍵所在。但如何大容量、經(jīng)濟(jì)、高效地儲(chǔ)存電力，是科學(xué)界至今沒(méi)有解決的難題。面對(duì)能源的浪費(fèi)和環(huán)境氣候日益惡劣的嚴(yán)峻考驗(yàn)，推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展迫在眉睫。

2014 年11 月，在國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的“能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃”中，儲(chǔ)能首次被作為“9 個(gè)重點(diǎn)創(chuàng)新領(lǐng)域”和“20 個(gè)重點(diǎn)創(chuàng)新方向”之一寫(xiě)入國(guó)家級(jí)能源規(guī)劃文件，其戰(zhàn)略地位進(jìn)一步提升。

早在2012 年10 月，國(guó)家電網(wǎng)公司就卓有遠(yuǎn)見(jiàn)地將“壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及工程實(shí)用方案研究”立為公司重大科技項(xiàng)目，由清華大學(xué)、中科院理化技術(shù)研究所及中國(guó)電科院(300215,股吧)共同承擔(dān)。近日，該項(xiàng)目成果“500kW 非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能發(fā)電示范系統(tǒng)”首次實(shí)現(xiàn)了發(fā)電，成功破解大規(guī)模儲(chǔ)能難題，可以預(yù)見(jiàn)，該技術(shù)的推廣應(yīng)用必將極大地釋放新能源產(chǎn)業(yè)的活力，為我國(guó)能源轉(zhuǎn)型、節(jié)能環(huán)保，實(shí)現(xiàn)“綠色中國(guó)”提供有力的支撐。本刊記者專訪了項(xiàng)目負(fù)責(zé)人盧強(qiáng)院士，請(qǐng)他深入解讀該技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)和發(fā)展前景。

技術(shù)創(chuàng)新：無(wú)需燃燒天然氣

盧強(qiáng)：

壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)是將棄光、棄風(fēng)、棄水或低谷電通過(guò)多級(jí)壓縮機(jī)把電能轉(zhuǎn)換為分子勢(shì)能存入壓力儲(chǔ)氣裝置，待發(fā)電時(shí)通過(guò)釋放高壓氣流，射入壓氣透平機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)電。大規(guī)模的壓縮空氣儲(chǔ)能對(duì)于聚納廢棄的新能源、削峰填谷、增加旋轉(zhuǎn)備用等方面具有重大意義。目前壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)分為補(bǔ)燃式、儲(chǔ)熱式和無(wú)熱源三種形式，國(guó)際上用得較多的是補(bǔ)燃式，如德國(guó)與美國(guó)。所謂補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能乃以燃燒天然氣為主，把存儲(chǔ)的壓縮空氣給燃?xì)廨啓C(jī)補(bǔ)氧，以求提高其效率，故其本質(zhì)仍然是燃?xì)廨啓C(jī)，其主要消耗的能源仍是化石能源，即天然氣。首先我國(guó)天然氣依賴進(jìn)口；再者，有燃燒就會(huì)產(chǎn)生碳排放，這也是目前補(bǔ)燃式壓縮空氣電站的主要問(wèn)題所在，故這種儲(chǔ)能方式顯然不符合我國(guó)國(guó)情。而國(guó)家電網(wǎng)公司的這項(xiàng)研發(fā)成果卻達(dá)到了真正意義上的零排放，既無(wú)二氧化碳又無(wú)PM2.5。

記者：

壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)電原理是怎樣的？目前這項(xiàng)技術(shù)在世界上發(fā)展?fàn)顩r如何？

記者：

和國(guó)外相比，我們的技術(shù)有什么創(chuàng)新之處？

盧強(qiáng)：

其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)即無(wú)需燃燒天然氣，這一點(diǎn)我在上一個(gè)問(wèn)題中已說(shuō)過(guò)，這里再補(bǔ)充幾點(diǎn)。國(guó)家電網(wǎng)公司該項(xiàng)專利技術(shù)，用以做功的“功質(zhì)”是純空氣，且能源是棄風(fēng)、棄光和低谷電，主要是在于“棄電”的利用，其社會(huì)經(jīng)濟(jì)效率高；再者，該系統(tǒng)在發(fā)電的同時(shí)會(huì)排出大量的冷氣（約4℃）。它是蔬菜和水果保鮮冷庫(kù)所求之不得的，它將極大降低保鮮冷庫(kù)相當(dāng)昂貴的成本；還有，該系統(tǒng)在壓氣機(jī)工作中會(huì)產(chǎn)生大量熱能，可將冷卻水溫加至80℃，可用熱泵原理加以提高其熱能品質(zhì)，給城市居民和蔬菜大棚供暖。這樣它就成為冷熱電三聯(lián)供的系統(tǒng)，而這正是當(dāng)今歐美能源部門(mén)所大力提倡和熱捧的技術(shù)；另外，國(guó)家電網(wǎng)公司的這項(xiàng)成果還有一項(xiàng)創(chuàng)新，就是將部分壓縮熱加以回收再利用，以提高氣輪機(jī)入口空氣的溫度，所以這項(xiàng)重大項(xiàng)目所研發(fā)的系統(tǒng) 其“電換電”的效率高于歐美各國(guó)。

和國(guó)外相比，我們的實(shí)際效率更高。比如德國(guó)建設(shè)了世界上第一個(gè)壓縮空氣儲(chǔ)能電站，它的效率是42%。要注意這個(gè)效率是綜合效率，不是電換電的效率，因?yàn)樗�中間加入了天然氣的燃燒，如果按照“電換電”的效率來(lái)算，其效率應(yīng)該是在20% 左右。

高效儲(chǔ)存：電換電效率41%

盧強(qiáng)：

和國(guó)外相比，我們的實(shí)際效率更高。比如德國(guó)建設(shè)了世界上第一個(gè)壓縮空氣儲(chǔ)能電站，它的效率是42%。要注意這個(gè)效率是綜合效率，不是電換電的效率，因?yàn)樗�中間加入了天然氣的燃燒，如果按照“電換電”的效率來(lái)算，他們的效率應(yīng)該是在20% 左右。因?yàn)槲覀冇辛松鲜龅膭?chuàng)新，國(guó)家電網(wǎng)公司所研發(fā)的該系統(tǒng)，其“電換電”的效率可達(dá)到40% 左右。

目前我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量是世界第一，我國(guó)千萬(wàn)千瓦級(jí)的風(fēng)電場(chǎng)有8 個(gè)，但是風(fēng)電利用率較低。在我國(guó)，能源的浪費(fèi)是最大的浪費(fèi)，面對(duì)能源浪費(fèi)，科研人員有責(zé)任、有義務(wù)積極研發(fā)新技術(shù)，來(lái)合理利用廢棄能源。該項(xiàng)目正是為響應(yīng)中央創(chuàng)新號(hào)召而立，國(guó)家電網(wǎng)公司高瞻遠(yuǎn)矚，將無(wú)燃燒壓縮空氣儲(chǔ)能列入重大科技項(xiàng)目�，F(xiàn)在，無(wú)燃燒的壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電示范系統(tǒng)發(fā)電成功，它的推廣應(yīng)用可減少“后夜風(fēng)”的浪費(fèi)，同時(shí)可緩解用電高峰時(shí)段電能不足的苦惱。

記者：

與國(guó)外的壓縮空氣儲(chǔ)能電站相比，該示范系統(tǒng)的高效如何體現(xiàn)？

盧強(qiáng)：

與其他儲(chǔ)能方式相比，壓縮空氣儲(chǔ)能也占有優(yōu)勢(shì)。除壓縮空氣儲(chǔ)能之外，目前主要的儲(chǔ)能技術(shù)是抽水蓄能和鋰電池。抽水蓄能是目前主流的儲(chǔ)能方式，它功率大、容量大、壽命長(zhǎng)、技術(shù)成熟，相對(duì)來(lái)講成本較低，反應(yīng)速度快，這些是它的優(yōu)勢(shì)。但它嚴(yán)格受到地理?xiàng)l件的制約。

鋰電池價(jià)格貴、壽命短（約4 年左右）。而壓縮空氣發(fā)電系統(tǒng)的壽命至少是40 年，在40 年內(nèi)同容量的鋰電池已更換了十次。故按照全壽命周期來(lái)計(jì)算價(jià)值，二者不在一個(gè)可比的檔次上。同時(shí)，使用完了的鋰電池如何處理至今也沒(méi)有有效的對(duì)策。為了減少對(duì)環(huán)境的影響，我們還要建設(shè)專門(mén)處理廢棄鋰電池的工廠，這又是一筆很大的開(kāi)支。目前我國(guó)使用的鋰電池大都是從日本進(jìn)口的，國(guó)產(chǎn)鋰電池尚未完全過(guò)關(guān)，所以鋰電池不是大規(guī)模儲(chǔ)存電能的好方案。

綜上所述，國(guó)家電網(wǎng)公司將“無(wú)燃燒壓縮空氣儲(chǔ)能”列為重大科技項(xiàng)目是具有高度洞察力的，是具有戰(zhàn)略性的決策。

《國(guó)家電網(wǎng)》：

壓縮空氣儲(chǔ)能與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比有怎樣的優(yōu)勢(shì)？

冷熱電三聯(lián)供將會(huì)極大節(jié)省我國(guó)的能源消耗，具有巨大的綜合效益。如果中國(guó)的海島都用上該技術(shù)，不僅對(duì)環(huán)境改善意義重大，對(duì)國(guó)防安全也有諸多裨益。

綜合效益：冷熱電三聯(lián)供

記者：

這樣一個(gè)冷熱電三聯(lián)供的系統(tǒng)要如何進(jìn)行應(yīng)用？

盧強(qiáng)：

冷源和熱源也是一種重要的能源。空氣壓縮時(shí)自然產(chǎn)生的熱能可以用熱泵原理進(jìn)行多點(diǎn)遠(yuǎn)距離輸送，輸送距離可達(dá)80-100 公里，可給一個(gè)城市提供供暖服務(wù)（這項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)成熟）。同時(shí)，該系統(tǒng)在發(fā)電時(shí)會(huì)同時(shí)送出冷風(fēng)，有的專家建議應(yīng)該就地建一個(gè)蔬菜和水果的保鮮窖。當(dāng)然，如果在海島上，就可以直接把冷風(fēng)當(dāng)空調(diào)使用�？偠�言��，冷熱電三聯(lián)供將會(huì)極大節(jié)省我國(guó)的能源消耗，具有巨大的綜合效益。該技術(shù)若首先在海島上使用，一個(gè)小島嶼1 萬(wàn)千瓦就夠了。如果中國(guó)的海島都用上該技術(shù)，不僅對(duì)環(huán)境改善意義重大，對(duì)國(guó)防安全也有諸多裨益。目前從技術(shù)上來(lái)講已經(jīng)成熟了，因此需要把創(chuàng)新成果盡快地轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力。

記者：

技術(shù)上成熟之后，下一步該如何產(chǎn)業(yè)化？

盧強(qiáng)：

該項(xiàng)重大科技項(xiàng)目的研發(fā)其全部意義在于創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化。國(guó)家電網(wǎng)公司的領(lǐng)導(dǎo)層立項(xiàng)的初衷就在于產(chǎn)業(yè)化、工程化的應(yīng)用。我想下一步產(chǎn)業(yè)化的問(wèn)題，國(guó)家電網(wǎng)公司的領(lǐng)導(dǎo)層會(huì)有進(jìn)一步部署。這項(xiàng)國(guó)家電網(wǎng)公司的專利技術(shù)不僅會(huì)在我國(guó)各省市使用，也不排除走出國(guó)門(mén)的可能，因?yàn)槿魏坞娏ο到y(tǒng)都需要大規(guī)模的無(wú)污染的儲(chǔ)能技術(shù)。

記者：

這樣一項(xiàng)重要技術(shù)要推廣，需要國(guó)家政策怎樣的支持？

盧強(qiáng)：

國(guó)家應(yīng)該制定更合理的電價(jià)政策，使得廢棄電，低品位的電和高品位的電相應(yīng)的價(jià)值得到合理區(qū)分�，F(xiàn)在我國(guó)在這方面做得還不夠，不細(xì)致。既然電能和熱能一樣有高低品位之分，那么在價(jià)格上就應(yīng)該有明顯的區(qū)分，這樣國(guó)企、銀行和私人資本才有積極性去投資。可以說(shuō)，這樣一項(xiàng)技術(shù)的推廣甚至不需要國(guó)家大量出資，只要制定一套合理的政策，就會(huì)有源源不斷的資金進(jìn)入，最終形成“大生產(chǎn)力”。