近年來(lái)以風(fēng)電和光伏為代表的新能源發(fā)展很快，但這些發(fā)電方式受環(huán)境影響較大，有時(shí)發(fā)電多，有時(shí)發(fā)電少，電量不穩(wěn)定，給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。而儲(chǔ)能技術(shù)可以把平時(shí)電站多發(fā)的電存起來(lái)，等到用電高峰時(shí)再釋放出來(lái)。儲(chǔ)能技術(shù)有很多種，其中利用壓縮空氣來(lái)儲(chǔ)能的技術(shù)就非常神奇。

2021年10月份，我國(guó)自主研發(fā)的首套10兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，在貴州畢節(jié)成功并網(wǎng)發(fā)電，電力專家把這個(gè)系統(tǒng)比喻成一個(gè)“超大號(hào)的充電寶”。

這個(gè)占地兩萬(wàn)多平方米的超大空間就是儲(chǔ)能系統(tǒng)的車間。這里密布著管道和容器，乍一看感覺(jué)就像進(jìn)入了化工廠。不過(guò)這里的工作人員告訴記者，系統(tǒng)的工作過(guò)程只是一個(gè)純粹的物理過(guò)程，沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)，因此也就沒(méi)有需要排棄的廢物。

究竟什么是壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)?它又是如何運(yùn)作的呢?原來(lái)，這個(gè)系統(tǒng)分成兩個(gè)環(huán)節(jié)，儲(chǔ)能過(guò)程和釋能過(guò)程。在儲(chǔ)能時(shí)，通過(guò)壓縮機(jī)將空氣壓縮并進(jìn)行存儲(chǔ);在需要釋放電能時(shí)，再將高壓空氣釋放，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

目前，這套10兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，一天能發(fā)40000度電，相當(dāng)于3000戶普通家庭一天的用電量。

一壓一放，這樣的原理聽起來(lái)似乎并不復(fù)雜，不過(guò)整個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)卻克服了不少前所未有的挑戰(zhàn)。

中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所研究員 陳海生

壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、蓄熱化熱器和集成控制是壓縮空氣儲(chǔ)能的四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，如何使用這些關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到效率最優(yōu)，一直是團(tuán)隊(duì)成員攻克的難題。

國(guó)家能源大規(guī)模物理儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)中心工程師 左志濤

對(duì)一個(gè)個(gè)理論和概念的反復(fù)推敲還不是最難的，到了讓理論和圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的階段，團(tuán)隊(duì)成員又遇到了更大的障礙。

貴州畢節(jié)是典型的喀斯特地貌，連綿起伏的群山給項(xiàng)目施工帶來(lái)了難度，讓整個(gè)團(tuán)隊(duì)始料不及。

復(fù)雜的地形不僅給基礎(chǔ)建設(shè)帶來(lái)了挑戰(zhàn)，設(shè)備零部件的運(yùn)輸也成了當(dāng)時(shí)的一大難題，即使買一個(gè)螺母、一個(gè)彎頭都需要幾天的時(shí)間。

10兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)共有上萬(wàn)個(gè)零部件，其中標(biāo)準(zhǔn)件占了40%，剩余的60%全部由研發(fā)團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)加工完成。而要把上萬(wàn)個(gè)零部件拼裝成一個(gè)高效運(yùn)行的系統(tǒng)，更是考驗(yàn)著整個(gè)團(tuán)隊(duì)。

從2016年這套系統(tǒng)落戶畢節(jié)算起，僅僅安裝調(diào)試的時(shí)間就達(dá)到了一年多，此后又經(jīng)過(guò)4年多的調(diào)試，才達(dá)到了一個(gè)較為理想的能耗水平。

眼瞅著10兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)在貴州畢節(jié)一天天順利運(yùn)行，研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)著手布局下一代壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。

提早布局 構(gòu)建新型能源機(jī)構(gòu)

為了構(gòu)建更加堅(jiān)實(shí)可靠的新型電力系統(tǒng)，各地都在積極布局儲(chǔ)能項(xiàng)目，在這些地方的實(shí)踐中，像“空氣藏電”這樣的新型儲(chǔ)能技術(shù)，不再是天方夜譚，正在變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。儲(chǔ)能技術(shù)是新能源發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，我們期待著，有更多新型儲(chǔ)能技術(shù)能夠齊頭并進(jìn)，開花結(jié)果，為改寫能源格局、實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)增加有力的砝碼。