實現“碳達峰、碳中和”目標，儲能是關鍵支撐技術。其中，被稱為“空氣充電寶”的壓縮空氣儲能，因具備長時間、大規模儲能的優點而備受關注。

3月的南京，國際首套“百兆瓦級先進壓縮空氣儲能技術研發與集成驗證平臺”正在抓緊建設。面對高質量發展的首要任務，該重大科技創新平臺肩負怎樣的使命、進度如何？記者提前探訪。

先進壓縮空氣儲能平臺落地南京

(資料圖片僅供參考)

遠遠看去，與一般建設工地相比，中科南京未來能源系統研究院施工現場并沒什么大區別，但其實內有乾坤。“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約4萬平方米。”國家能源大規模物理儲能技術研發中心主任、中科南京未來能源系統研究院儲能團隊負責人陳海生介紹，這里正在重點建設國際首套“百兆瓦級先進壓縮空氣儲能技術研發與集成驗證平臺”，該平臺針對傳統壓縮空氣儲能系統主要技術瓶頸，建成后將開展大規模壓縮空氣儲能關鍵技術與系統集成研發，推動儲能產業高質量發展，促進我國構建“清潔低碳、安全高效”的現代能源產業體系。

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，再釋放高壓空氣驅動膨脹機發電。

壓縮空氣儲能為何重要？2020年底，美國能源部發布《儲能大挑戰》，將壓縮空氣儲能系統作為一種典型的大規模長時儲能系統進行重點關注，特別指出當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、最具潛力的大規模長時儲能系統。

“儲能是解決可再生能源大規模利用，發展智能電網和能源互聯網的關鍵。”陳海生說，實現“雙碳”目標，主要手段就是提高可再生能源的應用比例，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。在儲能領域，壓縮空氣儲能具有規模大、壽命長、儲能的周期不受限制、建設和運行成本低等優勢，因此被公認為兩種適合大規模長時電力儲能的技術之一。但是，傳統的壓縮空氣儲能存在三個發展瓶頸：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；三是系統的效率相對較低。對此，各國都在積極研發新型壓縮空氣儲能技術。

做出世界最強“空氣充電寶”

江蘇是經濟大省、制造業強省，能源消耗總量大，人均用能基數高。2020年江蘇率先提出“碳達峰”目標，2021年又率先啟動“雙碳”科技專項。

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

其實，在壓縮空氣儲能領域，“國家隊”中國科學院工程熱物理研究所已深耕18年，原創性地提出了先進壓縮空氣儲能技術新原理，可同時解決傳統壓縮空氣儲能三個主要技術瓶頸問題，先后建成國際首套1.5兆瓦、10兆瓦和100兆瓦先進壓縮空氣儲能示范系統，其中100兆瓦系統設計效率達70.4%，為目前世界單機規模最大、效率最高的“空氣充電寶”，其核心裝備自主化率達100%，具有完全自主知識產權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用和產業化至關重要。”陳海生坦言，壓縮空氣儲能技術的規模越大，單位成本越低，效率越高；所以進一步提高壓縮空氣儲能系統的單機規模，是提高效率、降低成本、促進該技術產業化和應用推廣的有效途徑。因此，團隊正瞄準300兆瓦級先進壓縮空氣儲能系統開展研發和工程示范，而“百兆瓦級先進壓縮空氣儲能技術研發與集成驗證平臺”將在相關研發中發揮重要作用。

搶占壓縮空氣儲能國際戰略新高地

該平臺選擇南京落戶，自有其考量。陳海生分析，南京區位優勢明顯，輻射面強；高校和科研機構眾多，人才優勢突出；創新氛圍活躍，支持和培育戰略科技力量的政策發力早、力度大。大規模壓縮空氣儲能作為一種戰略性能源技術，系統復雜、集成度高、產業鏈長，涉及多個學科和多種高技術，技術研發和平臺建設的前期投入大、周期長，在南京落地可以充分發揮上述優勢。同時，大規模壓縮空氣儲能系統也是典型的裝備制造業，江蘇的制造業發達，二者可以很好地互相支撐、促進和發展。江蘇還擁有豐富的地下鹽穴資源，是目前大規模壓縮空氣儲能系統最好的儲氣資源。而在新能源資源方面，風能、太陽能2022年雙雙突破1000GW，新能源發展潛力很大，這些對壓縮空氣儲能技術的發展無疑是巨大的天然優勢。

記者了解到，該研究院落地以來，堅持技術引領，服務地方企業和能源行業，已承擔江蘇省碳達峰碳中和科技創新專項重大創新載體建設項目、江蘇省碳達峰碳中和科技創新專項產業前瞻與關鍵核心技術攻關項目等研發任務。

目前，“百兆瓦級先進壓縮空氣儲能技術研發與集成驗證平臺”已攻克核心部件設計與集成技術，完成系統布局、工藝設計和工程設計，主要設備今年就將陸續進場安裝調試，預期2025年平臺正式投入運行。

未來，該平臺可實現大規模物理儲能技術壓縮空氣系統全尺寸、全工況實驗，支撐國家大規模先進壓縮空氣儲能示范工程，有效解決儲能系統規模、效率、成本、壽命等瓶頸問題。研究院還將通過產學研的示范引領，帶動能源技術創新和產業升級，搶占壓縮空氣儲能國際戰略新高地。

新華日報·交匯點記者 蔡姝雯