3月31日，中國科學院組織召開“先進壓縮空氣儲能系統理論研究與技術研發”成果鑒定會。 

    該成果鑒定委員會由來自科研院所、高校、行業協會、電力用戶等單位的業內專家組成，空軍裝備研究院甘曉華院士為鑒定委員會主任。中國科學院發展規劃局評估獎勵處劉曉東、科技促進發展局高技術處副處長付廣義、江麗霞副研究員，中國科學院工程熱物理研究所所長秦偉及主要成果完成人員等20余人參加會議。 

    付廣義對工程熱物理所在先進壓縮空氣儲能系統理論研究與技術研發方面的突出成績表示肯定，并介紹鑒定委員會專家組成情況，對到場的各位專家表示衷心感謝和歡迎。秦偉代表研究所致辭，并簡要介紹了成果背景。 

    甘曉華院士主持鑒定會議。工程熱物理所研究員陳海生做研究開發總結報告。他從研究背景、技術原理、任務來源、性能指標、與國內外同類技術比較成果的創造性和先進性、推廣應用前景和措施等方面對研究成果進行了全面匯報。鑒定委員會聽取了研究開發總結報告、科技查新報告和測試專家組的測試報告，并審查了相關資料。 

    鑒定意見認為，該項成果在先進壓縮空氣儲能系統基礎理論研究方面取得了創新性成果，在國際上s*次提出了基于超臨界過程的先進壓縮空氣儲能原理，并形成了系統設計方案，在超寬負荷壓縮機、多級高負荷膨脹機、高效蓄熱（冷）換熱器、系統集成與控制等關鍵技術方面取得了突破；建成了國際s*套1.5 MW級超臨界壓縮空氣儲能系統的集成實驗系統，并完成了600小時的試驗運行和性能測試；已申請國內外專利76項（包括國際專利6項），已獲授權38項（其中日本專利1項），建立了集基礎理論、關鍵技術、部件研制、系統集成及優化為一體的先進壓縮空氣儲能系統研發與設計體系。 

    鑒定委員會經過討論，一致同意“先進壓縮空氣儲能系統理論研究與技術研發”通過鑒定。鑒定委員會認為：“該成果在先進壓縮空氣儲能系統基礎理論、關鍵技術、部件研制、系統集成及優化方面取得了創新性成果；提出了基于超臨界過程的先進壓縮空氣儲能系統工作原理和理論方法，建立了具有原始創新性的研發設計體系；建成了國際s*套1.5 MW級先進壓縮空氣儲能示范系統。該項成果是我國壓縮空氣儲能技術領域的一項重要突破，處于國際領先水平。該項成果對于可再生能源大規模利用、電力系統削峰填谷和發展區域能源系統等具有重要意義”。 

 

“先進壓縮空氣儲能系統理論研究與技術研發”成果通過鑒定

 

 

 

中國壓縮空氣儲能有望后來居上

《科學時報》 (2011-04-11 B3 技術)

    根據2008年的數據，抽水蓄能在國際儲能市場中容量z*大，占總裝機容量的99%；排名第二的是壓縮空氣儲能，占0.5%；剩下包括各種電池在內的所有其他形式占0.5%。

    除了抽水蓄能的“霸主”地位無法撼動，z*有希望實現大幅增長的就是壓縮空氣儲能。

    今年3月，在接受《科學時報》記者采訪時，中科院工程熱物理所研究員陳海生指出，一旦目前世界上在建的6吉瓦電站建成，壓縮空氣儲能在總儲能裝機容量中的比例將迅速提高到3%~5%。

    在各種儲能技術中，抽水蓄能在規模上z*大，達到上千兆瓦，技術也z*成熟；壓縮空氣儲能次之，單機規模在百兆瓦級別；化學儲能規模較小，單機規模一般在兆瓦級別或更小。

    實際上，為了輸出西北豐富的風能資源，我國一直迫切需要配備大規模的儲能裝置。但很多地區并不具備建設抽水蓄能電站的自然條件，這就需要其他的儲能手段。

    然而，在國外已是成熟技術的壓縮空氣儲能在我國卻頗為陌生，不僅幾乎沒有產業基礎，甚至連理論研究都不多。

    究其原因，是壓縮空氣儲能自身的技術特性使得其在我國很難推廣。陳海生更是直言不諱：如果固有的“硬傷”無法克服，壓縮空氣儲能在中國只有死路一條。

    而記者在采訪中了解到，工程熱物理所剛剛啟動示范的創新型壓縮空氣儲能裝置，在設計上有別于現有的傳統裝置，力圖克服原有缺陷，打造適合中國國情的新型壓縮空氣儲能電站。

    優點：大規模儲能的理想解決方案

    壓縮空氣儲能的兩大優勢使其成為一種重要的儲能手段。s*先，壓縮空氣儲能在規模上僅次于抽水蓄能，如德國一座電站的規模達到290兆瓦。其次，技術成熟，已經實現大規模商業化應用。

    之所以說其技術成熟，主要是由于壓縮空氣儲能是一種基于燃氣輪機的儲能技術。只不過，壓縮空氣儲能的原理是將燃氣輪機的壓縮機和透平分開，在儲能時，用電能將空氣壓縮并存于儲氣室中；在釋能時，高壓空氣從儲氣室釋放，進入燃燒室膨脹做功發電。

    “實際就是讓壓縮機和透平分時工作，從而起到調峰的作用。”陳海生解釋說。

    1949年，壓縮空氣儲能的第一個專利在美國問世。1978年，第一臺商業運行的壓縮空氣儲能機組在德國誕生。

    由于技術成熟、規模較大，壓縮空氣儲能的成本較低，大約為3000～5000元/千瓦，是成本z*低的一種儲能方式。而且壽命長，通過維護可以達到40～50年，接近抽水蓄能的50年。壓縮空氣儲能的響應時間和抽水蓄能也接近，啟動時間約5~10分鐘，比電池、電容、飛輪儲能響應時間慢。但容量更大，單機容量在100~300兆瓦，小型的也可做到10兆瓦。

    未來完善的儲能系統要多種儲能方式相配合。如電池、電容、超導、飛輪等主要用于提高電網質量，防止發生突然斷電。而壓縮空氣儲能和抽水蓄能主要用于削峰填谷和電能管理——通過峰谷電價獲利，也可用于容量型的備用電源。

    陳海生特別指出，壓縮空氣儲能適合用于大規模風場，因為兩者有天然的結合優勢：風能產生的機械功可以直接驅動壓縮機旋轉，減少了中間轉換成電的環節，從而提高效率。據悉，國外有類似示范電站在建。

    “但壓縮空氣儲能比較適用于大規模儲能，比如適用于一座風場，而不是一臺風機。”陳海生強調。

    “如果技術、資金和國家政策三方面都到位的話，壓縮空氣儲能在我國將會快速發展，和國外接近，將占整個國家儲能總裝機的3%~5%。”陳海生估計。

    限制：三大硬傷制約中國發展

    目前國際上已有兩座長時間運行的壓縮空氣儲能電站，分別位于德國和美國。

    美國在建的壓縮空氣儲能電站達到6吉瓦。其中，俄亥俄州Norton從2001年起開始建一座2700兆瓦的大型壓縮空氣儲能商業電站。愛荷華州的壓縮空氣儲能電站也正在規劃建設中，它是世界上z*大風電場的組成部分，該風電場的總發電能力將達到3000兆瓦。該壓縮空氣儲能系統將能夠在2~300兆瓦范圍內工作，從而使風電場在無風狀態下仍能正常工作。

    另外，日本、意大利、以色列等國也分別有壓縮空氣儲能電站正在建設。而俄羅斯、法國、南非、盧森堡、韓國、英國也都有實驗室研究。

    不過，我國起步較晚，還沒有實際運行的壓縮空氣儲能電站。

    陳海生總結道，基于燃氣輪機的特性導致壓縮空氣儲能技術在我國難以推廣，主要有三大制約因素。

    s*先，我國并未掌握燃氣輪機的核心技術，一直以來依賴進口，且燃氣輪機屬于發達國家嚴格保密的技術。其次，燃氣輪機必須燒油燒氣，而我國是一個缺油少氣的國家，經濟效益大打折扣。第三，需要大容量的儲氣裝置。

    一個100兆瓦的儲能電站需要10萬立方米的儲氣裝置。這使得壓縮空氣儲能電站的應用大受限制。

    陳海生介紹，目前已經運行的電站都是采用廢棄的天然礦洞、巖洞，特別是鹽洞的氣密性好，z*為合適。而如果沒有合適的天然洞穴，需要人工改造或者建造儲氣罐的話，成本將大大增加。美國就是由于天然的鹽洞特別多，而且分布均勻，因此壓縮空氣儲能發展z*好。

    而在國內，有關專家在湖北、青海、內蒙古、甘肅等地進行過地質調查，暫時沒有找到合適的天然洞穴。

    “這就是我國發展壓縮空氣儲能的幾個致命問題。”陳海生說，“另外我們一直沒有重視，技術儲備不夠。”

    直到2009年，儲能才在我國成為研究和開發的熱點。“我2005年在英國時開始從事儲能研究，2007年回國時，國內有的專家還覺得我的研究太冷門了。”陳海生回憶說。

    目前，國內第一個兆瓦級示范裝置剛剛在工程熱物理所開工建設，預計3年建成。此外，華北電力大學、西安交通大學、華東科技大學等也開展了相關研究工作，但主要集中在理論研究和小型實驗層面。

    “美國1999年就開始大規模搞儲能研究，有了國家級研究計劃，英國是2004年，澳大利亞是2005年。我國前面的基礎研究和關鍵技術都需要突破，不管是產業界還是學術界，都需要補課，需要耐心。”陳海生形象地比喻：“前面6張餅沒吃，直接吃第7張餅，肯定吃不飽。”

    呼吁：技術、資金、政策一個也不能少

    燃氣輪機技術的缺失，已經致使我國在發展航空發動機時處處受制于人。

    在發展壓縮空氣儲能時，作為項目負責人的陳海生表示：“我們執拗的一個目標就是一定要掌握自主知識產權。哪怕多花幾年的時間，也一定要掌握核心技術，不能總是落后。”

    今年2月，工程熱物理所成立了燃氣輪機實驗室。此舉力爭突破葉輪機械的技術難關，工程熱物理所所長秦偉表示。

    為解決常規壓縮空氣儲能系統面臨的主要問題，從2007年起，工程熱物理所和英國高瞻公司、英國利茲大學等單位共同開發了液化空氣儲能系統。由于液態空氣的密度遠大于氣態空氣的密度，該系統不需要大型儲氣室。目前2兆瓦級液態空氣儲能系統已在英國示范運行。

    不過，雖然陳海生是該技術專利的第一發明人，但由于所有研發經費均由高瞻公司支持，知識產權歸其所有。

    為了掌握自主知識產權的儲能系統，2009年，工程熱物理所在國際上s*次提出并開始研發具有完全自主知識產權的超臨界壓縮空氣儲能系統，該技術利用超臨界狀態下空氣的特殊性質，綜合了常規壓縮空氣儲能系統和液化空氣儲能系統優點，具有儲能規模大、效率高、投資成本低、能量密度高、不需要大的儲存裝置等優點。

    目前，15千瓦超臨界壓縮空氣儲能實驗系統已基本建成，1.5兆瓦示范系統開始建設。

    據悉，這套技術一旦獲得成功，將使我國的壓縮空氣儲能技術后來居上，并掃清其在我國發展的障礙。

    秦偉預測，如果國家政策支持，企業投入，該自主技術將在5年內實現商用。

    記者了解到，我國能源主管部門和幾大電力企業已經看到壓縮空氣儲能的前景，將其列入發展規劃。很多企業也對此表示了強烈興趣。陳海生表示，在示范起步之后將會考慮同企業合作。

    不過，陳海生認為，比企業投入更重要的是國家的產業政策。

    任何儲能方式的儲能過程都是要損失能量的。具體到壓縮空氣儲能來說，其效率一般不高于75%。因此陳海生認為，要保證壓縮空氣儲能電站不虧損，至少需要抽水蓄能電站的容量電價、電量電價政策。

    另外，國家對新能源發電和新能源汽車都給予了一定的補貼政策，但對儲能技術卻未有相關政策出臺。而美國已于2010年正式通過了《儲能法案》，其中對儲能技術提出了明確的補貼標準。

    “未來，儲能裝機預計要達到電網裝機容量的10%，現在只有1%，我估計這個產業規模能達到5000億~1萬億元。要實現這么大規模的發展必須有國家政策支持。”陳海生指出。

來源：中科院工程熱物理研究所