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編者按：儲能技術(shù)的發(fā)展是大趨勢，而壓縮空氣儲能系統(tǒng)具有規(guī)模大、成本低、壽命長等等優(yōu)點，將會是未來儲能發(fā)展的主要方向之一，曾經(jīng)受冷落的壓縮空氣儲能技術(shù)將迎來發(fā)展期。

“十三五”期間，中國科學(xué)院設(shè)立“科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化重點專項”，即“弘光專項”。“弘光專項”主要面向國家重大需求、面向國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場，聚焦已取得突破并具有相當(dāng)引領(lǐng)帶動作用的重大戰(zhàn)略技術(shù)與產(chǎn)品，優(yōu)先支持中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和院屬科研機(jī)構(gòu)“一三五”重大科技成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，通過技術(shù)集成、工程化開發(fā)和市場應(yīng)用及推廣，力求產(chǎn)出一批經(jīng)濟(jì)效益顯著的重大示范轉(zhuǎn)化工程。

 

目前，“弘光專項”已取得諸多進(jìn)展，比如，“民航安檢人臉識別輔助驗證系統(tǒng)”截至2018年底已累計示范應(yīng)用于國內(nèi)70個機(jī)場的618條旅客安檢通道，覆蓋了全國60%以上的年旅客吞吐量超1000萬人次的重點機(jī)場；“衛(wèi)星移動通信終端基帶芯片”初步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，擺脫了對國外核心芯片的依賴；“航空航天發(fā)動機(jī)極端精細(xì)制造裝備”已成功應(yīng)用于國內(nèi)航空航天領(lǐng)域20余家單位，為國產(chǎn)大飛機(jī)換上國產(chǎn)發(fā)動機(jī)打下了堅實基礎(chǔ)。

 

從本期開始，本報設(shè)立“中科院弘光專項系列報道”專欄，深入報道項目團(tuán)隊的成果轉(zhuǎn)化案例。

 

從兩人發(fā)展到如今百人的一支團(tuán)隊；將壓縮空氣儲能示范系統(tǒng)從千瓦級，做到1.5兆瓦級、10兆瓦級，再到百兆瓦級；從最初受到質(zhì)疑的目光，到如今獲得業(yè)界的“聚光”……中國科學(xué)院工程熱物理研究所副所長陳海生帶領(lǐng)先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊“燒”了十幾年“冷灶”，終于熬過“寒冬”迎來儲能發(fā)展的“春天”，跨越了從科研到產(chǎn)業(yè)化的“死亡之谷”。

 

近日，陳海生等人接受《中國科學(xué)報》的采訪，講述了他們從無到有、從冬天到春天的這段歷程。

 

 

2005年，陳海生被公派到英國利茲大學(xué)做訪問學(xué)者。“在英國訪學(xué)期間，我的第一個項目只有3萬英鎊——給一家公司的液氮汽車發(fā)動機(jī)做熱力分析。”陳海生回憶道，“這個項目讓我意識到液氮做移動式儲能的能量密度比較小，做安裝在地面上的固定式儲能可能前景更好。”

 

于是，陳海生有一個想法，開發(fā)地面固定式儲能技術(shù)，在用電高峰時制造液態(tài)空氣，在用電低谷時利用液態(tài)空氣發(fā)電。隨后，“新型液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)”的概念在陳海生頭腦中逐漸成型。2009年，陳海生在中科院“百人計劃”的支持下，回國組建團(tuán)隊，正式開始壓縮空氣儲能研究。

 

在此之前，國內(nèi)關(guān)于此方面的研究少之又少，這無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)。此外，當(dāng)時市場上對儲能的需求并不是很大，可再生能源所占比例僅百分之一左右。很多前輩曾擔(dān)心陳海生走錯方向，發(fā)出善意的提醒。

 

陳海生也面臨著很大的壓力。經(jīng)過一番調(diào)研后，他堅定了壓縮空氣儲能的研究方向。“能源的革命不是一蹴而就的，可再生能源是歷史發(fā)展的潮流。”

 

“儲能技術(shù)的發(fā)展是‘大勢’所趨。”陳海生告訴《中國科學(xué)報》，而壓縮空氣儲能系統(tǒng)具有規(guī)模大、成本低、儲能周期不受限制、壽命長等優(yōu)點，是未來儲能發(fā)展的主要方向之一。“壓縮空氣儲能這個‘冷板凳’我們不僅要坐，還得堅持坐，只有堅持才能看到希望。”

 

 

陳海生看到的希望是，我國儲能技術(shù)市場需求在2020年將達(dá)到40吉瓦（1吉瓦=1000兆瓦），市場規(guī)模可達(dá)3000億~4000億元；在2050年達(dá)到200吉瓦，市場規(guī)模達(dá)萬億元。“屆時，壓縮空氣儲能系統(tǒng)作為最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模儲能技術(shù)之一，每年產(chǎn)值數(shù)百億，帶動上下游產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值千億元。”

 

“但是，傳統(tǒng)壓縮空氣儲能存在三大技術(shù)瓶頸：依賴大型儲氣洞穴、依賴化石燃料和系統(tǒng)效率低。要解決這三大問題，必須采用高效的壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、蓄熱換熱系統(tǒng)，利用高壓或液態(tài)存儲代替儲氣洞穴。”陳海生解釋道。

 

因此，擺脫對化石燃料、大型儲氣洞穴的依賴，同時提高系統(tǒng)效率，是壓縮空氣儲能技術(shù)從實驗室邁入市場需要解決的關(guān)鍵要素。

 

陳海生帶領(lǐng)團(tuán)隊潛精研思，攻堅克難，終于建成了壓縮空氣儲能關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)平臺和設(shè)計體系，其性能指標(biāo)已優(yōu)于國際同等規(guī)模的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)的集成和示范。

 

據(jù)陳海生介紹，2013年，1.5兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)示范項目在河北廊坊建成，系統(tǒng)效率達(dá)到52.1%，這實現(xiàn)了我國壓縮空氣儲能示范系統(tǒng)“從無到有”的突破；2016年，10兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)示范項目在貴州畢節(jié)建成，系統(tǒng)效率可達(dá)60.2%，這不僅是目前全球效率最高的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，也讓團(tuán)隊跨越了從科研到產(chǎn)業(yè)化的“死亡之谷”。

 

如今，陳海生團(tuán)隊研發(fā)的1.5兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)通過技術(shù)授權(quán)的方式進(jìn)行了轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化；10兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)以通過技術(shù)入股成立公司的方式實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，總吸引投資1.3億元。

 

陳海生團(tuán)隊并不滿足已經(jīng)取得的成績。2016年，貴州畢節(jié)10兆瓦壓縮空氣儲能系統(tǒng)投入運行后，陳海生團(tuán)隊便馬不停蹄地開始了百兆瓦級的技術(shù)攻關(guān)。今年，團(tuán)隊研發(fā)的100兆瓦級壓縮空氣儲能應(yīng)用示范系統(tǒng)項目已經(jīng)啟動，預(yù)計于2020年底在張家口國家可再生能源示范區(qū)完成設(shè)備安裝，2021年完成集成與調(diào)試，助力冬奧會。

 

這將是我國壓縮空氣儲能技術(shù)發(fā)展的又一次飛躍。

 

陳海生表示，百兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能示范項目的建成，不僅能帶動壓縮空氣儲能的示范效應(yīng)，還將為我國壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)，貫通壓縮空氣儲能上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

 

 

回顧百兆瓦級系統(tǒng)的研發(fā)歷程，陳海生感慨地說：“百兆瓦系統(tǒng)要求壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、蓄熱換熱三個部件的性能高、規(guī)模大，國內(nèi)外沒有先例；此外，系統(tǒng)投資大、風(fēng)險大，我們必須保證一次成功。”

 

陳海生團(tuán)隊的實驗室面向北四環(huán)，經(jīng)常在夜晚九十點鐘仍見燈火通明。“我從不要求團(tuán)隊成員加班，但是大家都自發(fā)地為項目付出。”陳海生感嘆道，“這幾年，團(tuán)隊都專注壓縮空氣儲能這一件事。當(dāng)機(jī)器開始轉(zhuǎn)動時，團(tuán)隊成員心中的激動與喜悅難以言表，這意味著我們離產(chǎn)業(yè)化又近了一步。”

 

為更好地推動百兆瓦空氣儲能技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用推廣，2018年12月，陳海生團(tuán)隊以技術(shù)入股的方式與投資方共同成立了產(chǎn)業(yè)化公司，將以設(shè)備制造商、系統(tǒng)投資運營商兩種模式實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣。

 

科研人員和企業(yè)家合作，意見出現(xiàn)分歧怎么解決？對此，陳海生認(rèn)為，“讓專業(yè)的人做專業(yè)的事兒，才能更好地實現(xiàn)發(fā)展。技術(shù)研發(fā)及示范階段，應(yīng)該以科學(xué)家意見為主；產(chǎn)業(yè)化推廣階段，應(yīng)該以企業(yè)家意見為主。”

 

在產(chǎn)業(yè)化推廣過程中，陳海生團(tuán)隊的項目入選了中科院弘光專項，他告訴記者：“弘光專項不僅給予我們經(jīng)費支持，還為產(chǎn)業(yè)推廣提供了很大幫助，比如組織專項培訓(xùn)、對接投資人。”

 

談及壓縮空氣儲能技術(shù)未來的發(fā)展，陳海生指出：“我們將做三件事，一是要開發(fā)更大規(guī)模和更高性能壓縮空氣儲能系統(tǒng)，二是根據(jù)市場需求做產(chǎn)品系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的工作，三是不斷地推廣應(yīng)用。”

 

十年磨一劍，一朝試鋒芒。陳海生希望，未來壓縮空氣儲能的產(chǎn)業(yè)化可以滿足常規(guī)電力、可再生能源及微電網(wǎng)的迫切需求，為有效支撐能源革命，促進(jìn)可再生能源大規(guī)模應(yīng)用與環(huán)境治理，發(fā)展高端裝備制造等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)做出貢獻(xiàn)。

 

原標(biāo)題:熬過“寒冬”，迎來儲能發(fā)展的“春天”