鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1169次 | 2019年06月06日
儲(chǔ)能是影響未來能源格局的關(guān)鍵技術(shù)
儲(chǔ)能是影響未來能源格局的關(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?！笆濉币詠?，國家大力推動(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”之一寫入國家級(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，國家電網(wǎng)公司就卓有遠(yuǎn)見地將“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)研究所及中國電科院共同承擔(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，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，為我國能源轉(zhuǎn)型、節(jié)能環(huán)保，實(shí)現(xiàn)“綠色中國”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：無需燃燒天然氣
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
《國家電網(wǎng)》：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？
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)熱式和無熱源三種形式，國際上用得較多的是補(bǔ)燃式，如德國與美國。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題所在，故這種儲(chǔ)能方式顯然不符合我國國情。而國家電網(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，既無二氧化碳又無PM2.5。
《國家電網(wǎng)》：和國外相比，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)即無需燃燒天然氣，這一點(diǎn)我在上一個(gè)問題中已說過，這里再補(bǔ)充幾點(diǎn)。國家電網(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所求之不得的，它將極大降低保鮮冷庫相當(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)今歐美能源部門所大力提倡和熱捧的技術(shù)；另外，國家電網(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。
和國外相比，我們的實(shí)際效率更高。比如德國建設(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)樗虚g加入了天然氣的燃燒，如果按照“電換電”的效率來算，其效率應(yīng)該是在20%左右。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
高效儲(chǔ)存：電換電效率41%
《國家電網(wǎng)》：與國外的壓縮空氣儲(chǔ)能電站相比，該示范系統(tǒng)的高效如何體現(xiàn)？
盧強(qiáng)：和國外相比，我們的實(shí)際效率更高。比如德國建設(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)樗虚g加入了天然氣的燃燒，如果按照“電換電”的效率來算，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。
目前我國風(fēng)電裝機(jī)容量是世界第一，我國千萬千瓦級(jí)的風(fēng)電場(chǎng)有8個(gè)，但是風(fēng)電利用率較低。在我國，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，國家電網(wǎng)公司高瞻遠(yuǎn)矚，將無燃燒壓縮空氣儲(chǔ)能列入重大科技項(xiàng)目。現(xiàn)在，無燃燒的壓縮空氣儲(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。
《國家電網(wǎng)》：與國外的壓縮空氣儲(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)專門處理廢棄鋰電池的工廠，這又是一筆很大的開支。目前我國使用的鋰電池大都是從日本進(jìn)口的，國產(chǎn)鋰電池尚未完全過關(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，國家電網(wǎng)公司將“無燃燒壓縮空氣儲(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)省我國的能源消耗，具有巨大的綜合效益。如果中國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)特種安全也有諸多裨益。
綜合效益：冷熱電三聯(lián)供
《國家電網(wǎng)》：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?？諝鈮嚎s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?？偠灾?，冷熱電三聯(lián)供將會(huì)極大節(jié)省我國的能源消耗，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1萬千瓦就夠了。如果中國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)特種安全也有諸多裨益。目前從技術(shù)上來講已經(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。
《國家電網(wǎng)》：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)化的問題，國家電網(wǎng)公司的領(lǐng)導(dǎo)層會(huì)有進(jìn)一步部署。這項(xiàng)國家電網(wǎng)公司的專利技術(shù)不僅會(huì)在我國各省市使用，也不排除走出國門的可能，因?yàn)槿魏坞娏ο到y(tǒng)都需要大規(guī)模的無污染的儲(chǔ)能技術(shù)。
《國家電網(wǎng)》：這樣一項(xiàng)重要技術(shù)要推廣，需要國家政策怎樣的支持？
盧強(qiáng)：國家應(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，這樣國企、銀行和私人資本才有積極性去投資?？梢哉f，這樣一項(xiàng)技術(shù)的推廣甚至不需要國家大量出資，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”。
