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實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，儲能是關(guān)鍵支撐技術(shù)。其中，被稱為“空氣充電寶”的壓縮空氣儲能，因具備長時間、大規(guī)模儲能的優(yōu)點而備受關(guān)注。

3月的南京，國際首套“百兆瓦級先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)研發(fā)與集成驗證平臺”正在抓緊建設(shè)。面對高質(zhì)量發(fā)展的首要任務(wù)，該重大科技創(chuàng)新平臺肩負(fù)怎樣的使命、進(jìn)度如何？記者提前探訪。

先進(jìn)壓縮空氣儲能平臺落地南京

遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去，與一般建設(shè)工地相比，中科南京未來能源系統(tǒng)研究院施工現(xiàn)場并沒什么大區(qū)別，但其實內(nèi)有乾坤。“整個研究院包括4棟廠房、1棟辦公樓，共占地84.45畝、建筑面積約5萬平方米，其中試驗和測試平臺區(qū)約4萬平方米。”國家能源大規(guī)模物理儲能技術(shù)研發(fā)中心主任、中科南京未來能源系統(tǒng)研究院儲能團(tuán)隊負(fù)責(zé)人陳海生介紹，這里正在重點建設(shè)國際首套“百兆瓦級先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)研發(fā)與集成驗證平臺”，該平臺針對傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)主要技術(shù)瓶頸，建成后將開展大規(guī)模壓縮空氣儲能關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)集成研發(fā)，推動儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，促進(jìn)我國構(gòu)建“清潔低碳、安全高效”的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系。

什么是壓縮空氣儲能？簡單來說，就是在用電低谷的時候，通過壓縮機(jī)把空氣壓縮成高壓空氣存儲在儲氣裝置中；在用電高峰的時候，再釋放高壓空氣驅(qū)動膨脹機(jī)發(fā)電。

壓縮空氣儲能為何重要？2020年底，美國能源部發(fā)布《儲能大挑戰(zhàn)》，將壓縮空氣儲能系統(tǒng)作為一種典型的大規(guī)模長時儲能系統(tǒng)進(jìn)行重點關(guān)注，特別指出當(dāng)其利用鹽穴等大型儲氣洞穴時，有望成為全生命周期成本最低、最具潛力的大規(guī)模長時儲能系統(tǒng)。

“儲能是解決可再生能源大規(guī)模利用，發(fā)展智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。”陳海生說，實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，主要手段就是提高可再生能源的應(yīng)用比例，用以替代化石能源，但是可再生能源具有不可控性，這就要靠儲能來解決問題。在儲能領(lǐng)域，壓縮空氣儲能具有規(guī)模大、壽命長、儲能的周期不受限制、建設(shè)和運(yùn)行成本低等優(yōu)勢，因此被公認(rèn)為兩種適合大規(guī)模長時電力儲能的技術(shù)之一。但是，傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能存在三個發(fā)展瓶頸：一是依賴于地理條件，需要天然儲氣洞穴，如鹽洞、巖石洞穴、廢棄礦井等；二是依賴于化石燃料提供熱源；三是系統(tǒng)的效率相對較低。對此，各國都在積極研發(fā)新型壓縮空氣儲能技術(shù)。

做出世界最強(qiáng)“空氣充電寶”

江蘇是經(jīng)濟(jì)大省、制造業(yè)強(qiáng)省，能源消耗總量大，人均用能基數(shù)高。2020年江蘇率先提出“碳達(dá)峰”目標(biāo)，2021年又率先啟動“雙碳”科技專項。

面向國家和江蘇省能源領(lǐng)域的重大需求，中科南京未來能源系統(tǒng)研究院圍繞能源的源頭、轉(zhuǎn)換和利用全過程，聚焦大規(guī)模物理儲能、儲氫等領(lǐng)域，前瞻性布局“低碳、智能、高效”的未來能源發(fā)展方向，開展核心技術(shù)攻關(guān)和科研平臺體系建設(shè)。

其實，在壓縮空氣儲能領(lǐng)域，“國家隊”中國科學(xué)院工程熱物理研究所已深耕18年，原創(chuàng)性地提出了先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)新原理，可同時解決傳統(tǒng)壓縮空氣儲能三個主要技術(shù)瓶頸問題，先后建成國際首套1.5兆瓦、10兆瓦和100兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能示范系統(tǒng)，其中100兆瓦系統(tǒng)設(shè)計效率達(dá)70.4%，為目前世界單機(jī)規(guī)模最大、效率最高的“空氣充電寶”，其核心裝備自主化率達(dá)100%，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)和裝備完全自主可控，避免了“卡脖子”問題。

“提升性能、降低成本對于推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化至關(guān)重要。”陳海生坦言，壓縮空氣儲能技術(shù)的規(guī)模越大，單位成本越低，效率越高；所以進(jìn)一步提高壓縮空氣儲能系統(tǒng)的單機(jī)規(guī)模，是提高效率、降低成本、促進(jìn)該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用推廣的有效途徑。因此，團(tuán)隊正瞄準(zhǔn)300兆瓦級先進(jìn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)開展研發(fā)和工程示范，而“百兆瓦級先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)研發(fā)與集成驗證平臺”將在相關(guān)研發(fā)中發(fā)揮重要作用。

搶占壓縮空氣儲能國際戰(zhàn)略新高地

該平臺選擇南京落戶，自有其考量。陳海生分析，南京區(qū)位優(yōu)勢明顯，輻射面強(qiáng)；高校和科研機(jī)構(gòu)眾多，人才優(yōu)勢突出；創(chuàng)新氛圍活躍，支持和培育戰(zhàn)略科技力量的政策發(fā)力早、力度大。大規(guī)模壓縮空氣儲能作為一種戰(zhàn)略性能源技術(shù)，系統(tǒng)復(fù)雜、集成度高、產(chǎn)業(yè)鏈長，涉及多個學(xué)科和多種高技術(shù)，技術(shù)研發(fā)和平臺建設(shè)的前期投入大、周期長，在南京落地可以充分發(fā)揮上述優(yōu)勢。同時，大規(guī)模壓縮空氣儲能系統(tǒng)也是典型的裝備制造業(yè)，江蘇的制造業(yè)發(fā)達(dá)，二者可以很好地互相支撐、促進(jìn)和發(fā)展。江蘇還擁有豐富的地下鹽穴資源，是目前大規(guī)模壓縮空氣儲能系統(tǒng)最好的儲氣資源。而在新能源資源方面，風(fēng)能、太陽能2022年雙雙突破1000GW，新能源發(fā)展?jié)摿艽?，這些對壓縮空氣儲能技術(shù)的發(fā)展無疑是巨大的天然優(yōu)勢。

記者了解到，該研究院落地以來，堅持技術(shù)引領(lǐng)，服務(wù)地方企業(yè)和能源行業(yè)，已承擔(dān)江蘇省碳達(dá)峰碳中和科技創(chuàng)新專項重大創(chuàng)新載體建設(shè)項目、江蘇省碳達(dá)峰碳中和科技創(chuàng)新專項產(chǎn)業(yè)前瞻與關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)項目等研發(fā)任務(wù)。

目前，“百兆瓦級先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)研發(fā)與集成驗證平臺”已攻克核心部件設(shè)計與集成技術(shù)，完成系統(tǒng)布局、工藝設(shè)計和工程設(shè)計，主要設(shè)備今年就將陸續(xù)進(jìn)場安裝調(diào)試，預(yù)期2025年平臺正式投入運(yùn)行。

未來，該平臺可實現(xiàn)大規(guī)模物理儲能技術(shù)壓縮空氣系統(tǒng)全尺寸、全工況實驗，支撐國家大規(guī)模先進(jìn)壓縮空氣儲能示范工程，有效解決儲能系統(tǒng)規(guī)模、效率、成本、壽命等瓶頸問題。研究院還將通過產(chǎn)學(xué)研的示范引領(lǐng)，帶動能源技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級，搶占壓縮空氣儲能國際戰(zhàn)略新高地。 

原標(biāo)題：先進(jìn)壓縮空氣儲能平臺落地江蘇南京 搶占國際戰(zhàn)略新高地