【壓縮機網】在河北張家口，100兆瓦壓縮空氣儲能國家示范項目正在如火如荼地建設中，建成后將成為世界最大的新型壓縮空氣儲能電站。這座電站的系統(tǒng)解決方案提供方就是中儲國能（北京）技術有限公司（以下簡稱中儲國能）。

 

　　對于儲能而言，近年來隨著能源供給的變革和市場的迫切需求，國家相關部門和能源行業(yè)對其重視程度越來越高，而壓縮空氣儲能作為極具發(fā)展?jié)摿Φ膬δ芊绞街?，以其長時間、大規(guī)模、安全性強、環(huán)保性好等優(yōu)勢被政府和業(yè)內賦予了很高的期望值。中儲國能這家由中科院工程熱物理研究所技術孵化的產業(yè)化公司，自2018年成立以來一直致力于先進壓縮空氣儲能技術產業(yè)化及應用推廣。

 

　　開拓壓縮空氣儲能新賽道

　　已經被寫入國家“十四五”規(guī)劃的壓縮空氣儲能作為一種新型的儲能技術，但對于該技術的研發(fā)團隊來說，這項技術已經積累了16年。據(jù)了解，中儲國能的先進壓縮空氣儲能技術源自中科院工程熱物理研究所，該技術團隊自2004年開始便在創(chuàng)始人陳海生研究員的帶領下進行先進壓縮空氣儲能技術的研發(fā)，走過了從千瓦級到兆瓦級，再到十兆瓦級、百兆瓦級技術進行了完整的研發(fā)迭代，建成了目前全球唯一具備1-100MW的壓縮空氣儲能的部件實驗和系統(tǒng)集成測試能力的研發(fā)平臺。在整個先進壓縮空氣儲能技術研發(fā)的過程中，得到了國家和政府部門，以及多個企業(yè)的大力支持，也取得了重要突破。于2013年在河北廊坊建成了國際首個1.5兆瓦超臨界壓縮空氣儲能國家示范項目，系統(tǒng)效率達到了52.1%，被評價為“我國壓縮空氣儲能的一項重要突破，達到國際領先水平”；于2016年在貴州畢節(jié)建成目前國際上唯一的10兆瓦級新型壓縮空氣儲能國家示范項目，系統(tǒng)效率達60.2%，是全球目前系統(tǒng)效率最高的壓縮空氣儲能系統(tǒng)。

　　1.5兆瓦示范系統(tǒng)

　　目前，由中儲國能作為系統(tǒng)解決方案提供方的100兆瓦壓縮空氣儲能國家示范項目正在河北張家口建設，該項目計劃于今年年底建成，其中核心部件壓縮機、膨脹機已完成加工、裝配及測試工作。“這是全球首臺百兆瓦級先進壓縮空氣儲能示范電站，這個項目的建成將有很大的標志性意義。”中儲國能副總經理田雨表示。首先，因為壓縮空氣儲能本身有其適用場景，是在未來以風電、光電為主的新型能源電力結構下，解決整個系統(tǒng)能源供給的關鍵環(huán)節(jié)——儲能。其次，百兆瓦級的先進壓縮空氣儲能技術是目前面向大規(guī)模長時儲能市場產業(yè)化的最佳功率級別，河北張家口100兆瓦壓縮空氣儲能電站項目是先進壓縮空氣儲能技術開辟藍海市場的關鍵一步，這不僅對中儲國能有著重要意義，而且對我國整個壓縮空氣儲能產業(yè)發(fā)展和大范圍應用也有著重要意義。在田雨看來，百兆瓦先進壓縮空氣儲能技術的日趨成熟，真正解決了大規(guī)模、長時儲能的市場需求。

 

　　有些人可能會有疑問：從1.5兆瓦到10兆瓦，再到100兆瓦，不就是儲能規(guī)模變大了嗎？其實并沒有那么簡單。不同規(guī)模的項目，雖然整個系統(tǒng)的集成方式和工作原理等相近，但是其技術路線和主設備結構具有一定的差異性，并且技術經濟性和系統(tǒng)效率有較大不同。目前從已建成和在建的項目來看，兆瓦級的系統(tǒng)效率可達52.1%，10兆瓦的系統(tǒng)效率可達60.2%，百兆瓦級別以上的系統(tǒng)設計效率可以達到70%。據(jù)田雨介紹，未來中儲國能繼續(xù)擴大系統(tǒng)規(guī)模并提升性能后，先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)效率能夠逼近75%。同時，系統(tǒng)規(guī)模增加后，單位投資成本也持續(xù)下降，系統(tǒng)規(guī)模每提高一個數(shù)量級，單位成本下降可達30%左右。隨著系統(tǒng)效率的提升以及成本的下降，能夠讓整個系統(tǒng)的技術經濟性得到提高。

　　100兆瓦先進壓縮空氣儲能沙盤模型

　　經過多年的耕耘，中儲國能已經有了商業(yè)化訂單，因為其所處領域的特殊性，其單個訂單規(guī)模都比較大，單體電站項目訂單達到了5億到8億元，從自身造血能力上來看表現(xiàn)較好。

 

　　由于其深厚的技術積累和產業(yè)化落地能力，中儲國能在資本市場上也受到了關注，目前已經完成了1.6億元的天使輪融資。但田雨也表示，雖然其目前從經營管理到整個生產制造，再到項目落地是輕資產的運營模式，但是從能源行業(yè)角度來看，還需要一些更好的供應鏈金融、銀行授信貸款等支持。

 

　　構建完備的人才培養(yǎng)機制 保持企業(yè)創(chuàng)新活力

　　企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展離不開人才的支撐，特別是技術型企業(yè)，人才更是至關重要。但在田雨看來，儲能行業(yè)作為朝陽行業(yè)，目前還沒有形成成熟的人力資源市場，他希望更多人才能夠進入到這個行業(yè)。

 

　　中儲國能對于團隊、人才的建設，做了較多工作。首先，中儲國能把自己定位成一家科技創(chuàng)業(yè)公司，沒有簡單地采用傳統(tǒng)企業(yè)的用人邏輯，而是要打造一個賦能型組織和學習型組織。田雨介紹說：“所謂賦能型的組織，就是采用扁平化的邏輯，打造一個大的總部平臺，為一線業(yè)務的開展提供足夠支持。”與此同時，中儲國能在業(yè)務一線打造最小作戰(zhàn)單元，把每一個人當作整個系統(tǒng)的重要節(jié)點之一，就像傳感器一樣能獲取各種信息，又是一個強終端，可以更好地去解決業(yè)務一線的問題。“通過這種方式，我們人員的學習成長和組織成長就統(tǒng)一起來了。”田雨說。

　　壓縮空氣儲能示范項目核心設備多級透平膨脹機

　　值得一提的是，中儲國能打造的是一個開放的組織文化觀，把所有的信息匯集起來，能夠快速靈活地去對外部和內部進行決策、反饋。田雨認為，組織的觀念在一定意義上比組織本身更為重要，所以中儲國能尤為重視人才。在人才建設上，中儲國能還發(fā)揮出來了與中科院工程熱物理研究所院企融合的優(yōu)勢。對于一些基礎性科研項目，中儲國能依托于中科院工程熱物理研究所，逐步地形成了自主研發(fā)方式和技術。與此同時，其商業(yè)化團隊積極進行商業(yè)邏輯的探索，然后把對技術和市場的認知整合起來。田雨認為：“技術研發(fā)一定是要符合市場需求。同時，了解到的市場需求要積極地向技術研發(fā)側反饋，如果信息流不通暢，那么企業(yè)的創(chuàng)新一定是被割裂開的。”

 

　　另外，中儲國能對技術人員和商業(yè)開發(fā)人員同等設立了期權激勵，希望能夠從“激勵側”培養(yǎng)團隊的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)文化。田雨透露，中儲國能將來會逐步鼓勵內部的一些人員圍繞能源行業(yè)做一些對社會有意義的事情。

 

　　滿足新能源市場儲能需求

　　雖然以中儲國能為代表的國內壓縮空氣儲能技術已經達到了較高水準，但實際上，壓縮空氣儲能技術并不是在我國最早出現(xiàn)的。上世紀八九十年代，德國、美國等國家就已經開始了壓縮空氣儲能技術的研發(fā)并落地應用，但這些都是傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能項目，整個系統(tǒng)過于依賴洞穴儲氣來降低成本，依賴化石燃料燃燒提供熱源，并且效率比較低。

 

　　同時，在工作原理上也有一定差異，傳統(tǒng)壓縮空氣儲能電站在做膨脹做功之前需要燃燒天然氣等化石燃料補熱，而中儲國能研發(fā)的壓縮空氣儲能項目運用了新型儲熱儲冷技術，在整個能量利用上，熱和冷可以高效地循環(huán)利用。這樣不僅提高了系統(tǒng)效率，而且還擺脫了傳統(tǒng)系統(tǒng)對天然氣等化石原料的依賴。同時可實現(xiàn)空氣的液化儲存，儲能密度也大幅提升，擺脫了傳統(tǒng)系統(tǒng)對于儲氣洞穴的依賴。田雨表示：“我們在沒有天然儲氣洞穴的地區(qū)，可以使用儲罐進行儲氣，這樣就擺脫了對自然條件的依賴，讓壓縮空氣儲能變成可以工業(yè)化的產品。”

 

　　而壓縮空氣儲能為什么有大規(guī)模應用的優(yōu)勢，田雨認為這就需要從電力系統(tǒng)的需求上去分析，現(xiàn)在能源領域對于容量型儲能的需求非常迫切，而容量型儲能的最根本需求就是長時性、大規(guī)模性、安全性、穩(wěn)定可靠性等，還要有足夠高的技術經濟性，而壓縮空氣儲能在各個方面的表現(xiàn)都非常好。

 

　　對于長時間、大規(guī)模儲能，壓縮空氣儲能技術可以說是為此而生的。因為其功率單元和容量單元是分開的，這樣就能讓儲能容量建設的邊際成本遞減，這就說明它在容量型儲能上的技術經濟性極強。

 

　　對于安全性來說，因為壓縮空氣儲能的介質是空氣，是不可燃的，更適合把規(guī)模做大之后保障其安全性。在壓縮空氣的壓力等級上，中儲國能選擇的是中壓區(qū)間，這個區(qū)間從壓力容器領域來看，其安全性完全可以得到保障。中儲國能在電站安全運營層面建立了一整套完備的電控系統(tǒng)，能夠對電站進行全面的智能化控制。

 

　　對于可靠性來說，因為壓縮空氣儲能是全機械系統(tǒng)，所以可以更好地被電力系統(tǒng)感知和預測。另外從其工作原理上來看，與傳統(tǒng)的火力發(fā)電一樣是機械式發(fā)電系統(tǒng)，有自己的轉動慣量，從而滿足電網對優(yōu)質儲能電源的需求。

 

　　除了固有的優(yōu)勢外，壓縮空氣儲能項目的壽命能達到30到50年，與目前市場上的光伏發(fā)電、風能發(fā)電的壽命周期相匹配，符合新能源的應用場景。

 

　　看得見的市場 未來可期

　　有數(shù)據(jù)顯示，截至2020年年底，我國儲能裝機為35.6GW，約占全國電力總裝機的1.6%，低于世界2.7%的平均水平。據(jù)國際能源署預測，到2050年，我國儲能裝機將達到200GW以上，占電力總裝機的比例將提高至10%至15%，可以催生一個萬億級的產業(yè)。由此可見，壓縮空氣儲能行業(yè)市場規(guī)模巨大。同時，從國家宏觀政策導向上看，壓縮空氣儲能的大規(guī)模應用或許很快就會到來。2019年6月，國家發(fā)展改革委辦公廳等四部門聯(lián)合印發(fā)了《貫徹落實<關于促進儲能技術與產業(yè)發(fā)展的指導意見>2019-2020年行動計劃》，提出重點推進大容量壓縮空氣儲能等重大先進技術項目建設，推動百兆瓦壓縮空氣儲能項目實現(xiàn)驗證示范。另外，今年發(fā)布的國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要明確指出，在氫能與儲能等前沿科技和產業(yè)變革領域，組織實施未來產業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產業(yè)。壓縮空氣儲能被列為了要實施的儲能示范項目之一。“這意味著在‘十四五’期間，壓縮空氣儲能會實現(xiàn)商業(yè)化應用。同時，從我個人的感受以及從企業(yè)的規(guī)劃上來看，壓縮空氣儲能的大規(guī)模應用在未來三年左右就會實現(xiàn)。”田雨對此信心十足。

　　國家能源大規(guī)模物理儲能技術研發(fā)中心—澳能工業(yè)園區(qū)

　　接近尾聲，對于中儲國能未來發(fā)展規(guī)劃，田雨表示，首先希望在儲能行業(yè)內保持中儲國能在壓縮空氣儲能領域的絕對領先地位，然后去賦能壓縮空氣儲能產業(yè)鏈。其次，希望中儲國能通過院企融合的方式與中科院工程熱物理研究所等科研機構深度合作，持續(xù)開展原有技術升級及新技術研發(fā)。“在更長遠的未來，我們希望能夠在能源行業(yè)輸出我們的價值，通過我們的技術驅動，為碳中和和構建新型電力系統(tǒng)提供有力支持。”田雨對未來充滿期待。