【壓縮機網(wǎng)】在河北張家口，100兆瓦壓縮空氣儲能?chē)沂痉俄椖空谌缁鹑巛钡亟ㄔO中，建成后將成為世界最大的新型壓縮空氣儲能電站。這座電站的系統解決方案提供方就是中儲國能（北京）技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中儲國能）。

 

　　對于儲能而言，近年來(lái)隨著(zhù)能源供給的變革和市場(chǎng)的迫切需求，國家相關(guān)部門(mén)和能源行業(yè)對其重視程度越來(lái)越高，而壓縮空氣儲能作為極具發(fā)展潛力的儲能方式之一，以其長(cháng)時(shí)間、大規模、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(shù)孵化的產(chǎn)業(yè)化公司，自2018年成立以來(lái)一直致力于先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及應用推廣。

 

　　開(kāi)拓壓縮空氣儲能新賽道

　　已經(jīng)被寫(xiě)入國家“十四五”規劃的壓縮空氣儲能作為一種新型的儲能技術(shù)，但對于該技術(shù)的研發(fā)團隊來(lái)說(shuō)，這項技術(shù)已經(jīng)積累了16年。據了解，中儲國能的先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)源自中科院工程熱物理研究所，該技術(shù)團隊自2004年開(kāi)始便在創(chuàng )始人陳海生研究員的帶領(lǐng)下進(jìn)行先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)的研發(fā)，走過(guò)了從千瓦級到兆瓦級，再到十兆瓦級、百兆瓦級技術(shù)進(jìn)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(shí)驗和系統集成測試能力的研發(fā)平臺。在整個(gè)先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)研發(fā)的過(guò)程中，得到了國家和政府部門(mén)，以及多個(gè)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(gè)1.5兆瓦超臨界壓縮空氣儲能?chē)沂痉俄椖?，系統效率達到了52.1%，被評價(jià)為“我國壓縮空氣儲能的一項重要突破，達到國際領(lǐng)先水平”；于2016年在貴州畢節建成目前國際上唯一的10兆瓦級新型壓縮空氣儲能?chē)沂痉俄椖?，系統效率達60.2%，是全球目前系統效率最高的壓縮空氣儲能系統。

　　1.5兆瓦示范系統

　　目前，由中儲國能作為系統解決方案提供方的100兆瓦壓縮空氣儲能?chē)沂痉俄椖空诤颖睆埣铱诮ㄔO，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(jìn)壓縮空氣儲能示范電站，這個(gè)項目的建成將有很大的標志性意義。”中儲國能副總經(jīng)理田雨表示。首先，因為壓縮空氣儲能本身有其適用場(chǎng)景，是在未來(lái)以風(fēng)電、光電為主的新型能源電力結構下，解決整個(gè)系統能源供給的關(guān)鍵環(huán)節——儲能。其次，百兆瓦級的先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)是目前面向大規模長(cháng)時(shí)儲能市場(chǎng)產(chǎn)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(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)開(kāi)辟藍海市場(chǎng)的關(guān)鍵一步，這不僅對中儲國能有著(zhù)重要意義，而且對我國整個(gè)壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和大范圍應用也有著(zhù)重要意義。在田雨看來(lái)，百兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)的日趨成熟，真正解決了大規模、長(cháng)時(shí)儲能的市場(chǎng)需求。

 

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

　　100兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能沙盤(pán)模型

　　經(jīng)過(guò)多年的耕耘，中儲國能已經(jīng)有了商業(yè)化訂單，因為其所處領(lǐng)域的特殊性，其單個(gè)訂單規模都比較大，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(lái)看表現較好。

 

　　由于其深厚的技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)化落地能力，中儲國能在資本市場(chǎng)上也受到了關(guān)注，目前已經(jīng)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(jīng)營(yíng)管理到整個(gè)生產(chǎn)制造，再到項目落地是輕資產(chǎn)的運營(yíng)模式，但是從能源行業(yè)角度來(lái)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機制 保持企業(yè)創(chuàng )新活力

　　企業(yè)的可持續發(fā)展離不開(kāi)人才的支撐，特別是技術(shù)型企業(yè)，人才更是至關(guān)重要。但在田雨看來(lái)，儲能行業(yè)作為朝陽(yáng)行業(yè)，目前還沒(méi)有形成成熟的人力資源市場(chǎng)，他希望更多人才能夠進(jìn)入到這個(gè)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(méi)有簡(jiǎn)單地采用傳統企業(yè)的用人邏輯，而是要打造一個(gè)賦能型組織和學(xué)習型組織。田雨介紹說(shuō)：“所謂賦能型的組織，就是采用扁平化的邏輯，打造一個(gè)大的總部平臺，為一線(xiàn)業(yè)務(wù)的開(kāi)展提供足夠支持。”與此同時(shí)，中儲國能在業(yè)務(wù)一線(xiàn)打造最小作戰單元，把每一個(gè)人當作整個(gè)系統的重要節點(diǎn)之一，就像傳感器一樣能獲取各種信息，又是一個(gè)強終端，可以更好地去解決業(yè)務(wù)一線(xiàn)的問(wèn)題。“通過(guò)這種方式，我們人員的學(xué)習成長(cháng)和組織成長(cháng)就統一起來(lái)了。”田雨說(shuō)。

　　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(gè)開(kāi)放的組織文化觀(guān)，把所有的信息匯集起來(lái)，能夠快速靈活地去對外部和內部進(jìn)行決策、反饋。田雨認為，組織的觀(guān)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(lái)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(shù)。與此同時(shí)，其商業(yè)化團隊積極進(jìn)行商業(yè)邏輯的探索，然后把對技術(shù)和市場(chǎng)的認知整合起來(lái)。田雨認為：“技術(shù)研發(fā)一定是要符合市場(chǎng)需求。同時(shí)，了解到的市場(chǎng)需求要積極地向技術(shù)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(kāi)的。”

 

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

 

　　滿(mǎn)足新能源市場(chǎng)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(shù)已經(jīng)達到了較高水準，但實(shí)際上，壓縮空氣儲能技術(shù)并不是在我國最早出現的。上世紀八九十年代，德國、美國等國家就已經(jīng)開(kāi)始了壓縮空氣儲能技術(shù)的研發(fā)并落地應用，但這些都是傳統的壓縮空氣儲能項目，整個(gè)系統過(guò)于依賴(lài)洞穴儲氣來(lái)降低成本，依賴(lài)化石燃料燃燒提供熱源，并且效率比較低。

 

　　同時(shí)，在工作原理上也有一定差異，傳統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(shù)，在整個(gè)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效率，而且還擺脫了傳統系統對天然氣等化石原料的依賴(lài)。同時(shí)可實(shí)現空氣的液化儲存，儲能密度也大幅提升，擺脫了傳統系統對于儲氣洞穴的依賴(lài)。田雨表示：“我們在沒(méi)有天然儲氣洞穴的地區，可以使用儲罐進(jìn)行儲氣，這樣就擺脫了對自然條件的依賴(lài)，讓壓縮空氣儲能變成可以工業(yè)化的產(chǎn)品。”

 

　　而壓縮空氣儲能為什么有大規模應用的優(yōu)勢，田雨認為這就需要從電力系統的需求上去分析，現在能源領(lǐng)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(cháng)時(shí)性、大規模性、安全性、穩定可靠性等，還要有足夠高的技術(shù)經(jīng)濟性，而壓縮空氣儲能在各個(gè)方面的表現都非常好。

 

　　對于長(cháng)時(shí)間、大規模儲能，壓縮空氣儲能技術(shù)可以說(shuō)是為此而生的。因為其功率單元和容量單元是分開(kāi)的，這樣就能讓儲能容量建設的邊際成本遞減，這就說(shuō)明它在容量型儲能上的技術(shù)經(jīng)濟性極強。

 

　　對于安全性來(lái)說(shuō)，因為壓縮空氣儲能的介質(zhì)是空氣，是不可燃的，更適合把規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間，這個(gè)區間從壓力容器領(lǐng)域來(lái)看，其安全性完全可以得到保障。中儲國能在電站安全運營(yíng)層面建立了一整套完備的電控系統，能夠對電站進(jìn)行全面的智能化控制。

 

　　對于可靠性來(lái)說(shuō)，因為壓縮空氣儲能是全機械系統，所以可以更好地被電力系統感知和預測。另外從其工作原理上來(lái)看，與傳統的火力發(fā)電一樣是機械式發(fā)電系統，有自己的轉動(dòng)慣量，從而滿(mǎn)足電網(wǎng)對優(yōu)質(zhì)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(chǎng)上的光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電的壽命周期相匹配，符合新能源的應用場(chǎng)景。

 

　　看得見(jiàn)的市場(chǎng) 未來(lái)可期

　　有數據顯示，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(gè)萬(wàn)億級的產(chǎn)業(yè)。由此可見(jiàn)，壓縮空氣儲能行業(yè)市場(chǎng)規模巨大。同時(shí)，從國家宏觀(guān)政策導向上看，壓縮空氣儲能的大規模應用或許很快就會(huì )到來(lái)。2019年6月，國家發(fā)展改革委辦公廳等四部門(mén)聯(lián)合印發(fā)了《貫徹落實(shí)<關(guān)于促進(jìn)儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見(jiàn)>2019-2020年行動(dòng)計劃》，提出重點(diǎn)推進(jìn)大容量壓縮空氣儲能等重大先進(jìn)技術(shù)項目建設，推動(dòng)百兆瓦壓縮空氣儲能項目實(shí)現驗證示范。另外，今年發(fā)布的國家“十四五”規劃和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(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實(shí)施未來(lái)產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來(lái)產(chǎn)業(yè)。壓縮空氣儲能被列為了要實(shí)施的儲能示范項目之一。“這意味著(zhù)在‘十四五’期間，壓縮空氣儲能會(huì )實(shí)現商業(yè)化應用。同時(shí)，從我個(gè)人的感受以及從企業(yè)的規劃上來(lái)看，壓縮空氣儲能的大規模應用在未來(lái)三年左右就會(huì )實(shí)現。”田雨對此信心十足。

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

　　接近尾聲，對于中儲國能未來(lái)發(fā)展規劃，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(lǐng)域的絕對領(lǐng)先地位，然后去賦能壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)鏈。其次，希望中儲國能通過(guò)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，持續開(kāi)展原有技術(shù)升級及新技術(shù)研發(fā)。“在更長(cháng)遠的未來(lái)，我們希望能夠在能源行業(yè)輸出我們的價(jià)值，通過(guò)我們的技術(shù)驅動(dòng)，為碳中和和構建新型電力系統提供有力支持。”田雨對未來(lái)充滿(mǎn)期待。