壓縮空氣有望成為大規模儲能新秀
來源：中國能源報 | 0評論 | 5052查看 | 2017-08-23 14:44:00
當前儲能技術可謂百花齊放，涵蓋了抽水蓄能、鉛酸電池、鋰電池、液流電池、燃料電池、鈉硫電池、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超導儲能、超級電容儲能等多種物理、化學技術路線。其中抽水蓄能以壓倒性優勢占據市場絕對壟斷地位。
而現在，“效率基本可以和抽水蓄能PK，且可工業化生產，不需要抽水蓄能地理條件，優勢更突出的壓縮空氣儲能技術正在不斷走向成熟。”中科院工程熱物理研究所研究員陳海生在接受記者專訪時表示。
規模可與抽水蓄能媲美
壓縮空氣儲能的工作原理是,通過壓縮機將常溫常壓的空氣轉換成高溫高壓的空氣，存儲在裝置內，把電能轉換成內能，驅動膨脹機發電，在用電高峰時放電。
抽水蓄能雖具有成本低、規模大、壽命長等優勢特點，但同時也受制于地理條件的限制，此外還會帶來移民等相關問題。隨著儲能需求的不斷增長，壓縮空氣儲能作為唯一可與抽水蓄能相媲美的大規模儲能，技術正越來越受到青睞。
陳海生介紹，壓縮空氣儲能的單機規模可達到百兆瓦以上，接近抽水蓄能的規模；壽命長達40—50年；單位造價低，可達到6000元/kWh，且儲能的周期不受限制。
據了解，傳統壓縮空氣儲能脫胎于燃氣輪機，通過化石燃料燃燒驅動膨脹機發電，存儲在廢棄洞穴中，因此傳統壓縮空氣系統很大程度上受地理條件所限，同時效率也較低。目前全世界有兩座商業運行的壓縮空氣儲能電站，分別位于德國和美國，規模達到百兆瓦級，但采用的卻是燃燒天然氣的傳統技術路線。
陳海生帶領的團隊則另辟蹊徑，不走尋常路。其研發的先進系統不使用儲氣洞穴、不燃燒化石燃料，在壓縮機、膨脹機、蓄冷蓄熱系統等方面取得了一系列突破性進展，整個系統的規模、效率、性能得到極大提升。100多項儲能專利、建立了較完善的自主知識產權體系……足以讓陳海生和他的團隊比肩國際的佼佼者。
技術創新促成本大幅下降
在壓縮空氣儲能技術研發征途上，自2009年至今，陳海生及其團隊完成了一個又一個跨越。
2013年初，在廊坊完成了國際首臺1.5MW級新型壓縮空氣儲能系統的示范運行；2016年底，在貴州完成國際首臺10MW級新型壓縮空氣儲能系統示范運行。
據悉，相比1.5MW級壓縮空氣儲能系統，10MW級壓縮空氣儲能系統不僅在規模上提升了一個數量級，在成本、效率和穩定性方面也有大幅改善。
陳海生介紹，1.5MW級新型壓縮空氣儲能系統單位千瓦成本為1萬-1.5萬元人民幣，而10MW級的成本可降至6000元—8000元，單位成本降低一半以上。從效率上看，1.5MW級壓縮機空氣壓縮機為52%，而10MW級壓縮空氣儲能系統的效率較前者提高到了接近60%，性能也更加優良。
技術要與市場結合才能充分體現價值。在推進壓縮空氣儲能的示范工程過程中，陳海生及其團隊完成了技術授權和技術入股，全力推動技術產業化進程。
在示范運行中，陳海生的團隊對技術不斷追求精益求精。“我們研究了內部流動傳熱系統的能量損失和傳遞機理，突破了壓縮機、膨脹機、蓄冷虛熱等關鍵技術，建成了一批試驗平臺。”陳海生說。
據悉，陳海生的團隊自主設計研發的10MW級壓縮空氣儲能集成實驗與驗證平臺，已完成所有設備安裝和各個設備的單獨調試，現已開始進行整體系統的聯合調試，儲能性能再創世界紀錄并無太多懸念。
儲能行業仍需國家支持
近年來，隨著儲能技術的不斷突破以及相關利好政策，儲能迎來發展的風口期。相關數據預計，未來10年我國儲能市場容量將超過1000億美元。壓縮空氣儲能作為一項重要的儲能技術，將有望成為儲能領域的新秀。
壓縮空氣儲能發展的市場空間取決于規模、效率和成本三方面。在陳海生看來，壓縮空氣儲能的規模至少要100MW，達到抽水蓄能的標準，才能發揮更大的作用。“我們的目標是2020年突破100MW級壓縮空氣儲能關鍵技術，效率要從現在的50%—60%提升到接近70%，相比抽水蓄能和化學電池，就具有了足夠強的競爭力。”陳海生說，在保證規模和效率的情況下，成本有望再降30%—50%，單位成本降至3000—5000元/千瓦。
毋庸置疑，當前我國儲能行業尚處于發展的初期，亟需國家政策支持，這也一直是行業共同期盼。陳海生指出，在當前我國電力系統中，我國對電能質量的重視并未體現在電價上，尚缺乏合理的電價補償機制，因此，積極推動電價體制改革既是方向又是趨勢。
“任何一個行業的發展，包括儲能，都不是一蹴而就的，都要經歷一個逐漸成長的過程，包括前期的科研技術、研究示范等一系列的投入，這一方面，還需要呼吁國家和行業加大支持力度。”陳海生告訴記者。
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