中科院卢强：浅谈压缩空气储能

  北极星智能电网在线讯:随着间歇式、不稳定的可再次生产的能源并网比例不断加大，电网也在承受着严峻的考验。比如近年来引发关注的弃风问题一年有8600小时，而风机的年利用小时数还不到1500，风力资源极大浪费了，一个重要的缘由是缺乏配套的调节电源。不过，储能技术则提供了一种很好的处理方法。具体来说，储能的调峰调频能力强，响应速度快、信息化自动化程度高，方便电网调度。同时，储能减少了备用机组容量，提高机组运行效率，减少温室气体排放。

  目前世界上储能技术各有不同，大致可分为物理储能和化学储能。其中，物理储能包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、相变储能等。化学储能包括铅酸电池、锂系电池、液流电池、钠硫电池等。此外，还有电磁储能，如超导储能等。

  就压缩空气储能这一新兴技术，本报记者日前采访了致力于该领域研究长达20年的中国科学院院士、清华大学电机系教授卢强。

  记者：现在应用更多的集中式储能方式是抽水蓄能，压缩空气储能和抽水蓄能相比，优劣势在哪?

  卢强：抽水蓄能是一种比较好的储能方式，技术相对成熟，寿命达到30-40年，功率和储能容量规模可以做得很大，对于控制电网的稳定性和安全性、调峰、调频以及接纳可再生风电都能发挥巨大作用。但蓄水储能有一个局限性，就是受地势影响较大，必须要有合适的地理条件。比如在北京，找了几十年才找了一处十三陵水库。水库周围是地势相比来说较高的高山，在高山上修建水库，夜间将十三陵水库的水泵入，白天高峰用来发电。尽管泵水也需要耗费电力，但是这个电力是夜间的低谷电价，大概是3-4毛钱，而白天高峰电价则是1.2元。利用电力差价来实现盈利，现在十三陵水库的投资早已收回了。

  相比抽水蓄能受限于地理条件，空气压缩储能则不然。只要有需要的地方，就可以建造，它也是利用低谷、弃风、弃水、弃光的电力来储能，在有需要的时候发出来，完全不受地理条件的限制。

  卢强：压缩空气是利用分子的内力。常态下，每个人承受的空气压力是0.1兆帕，也就是一个大气压，而储能罐里的空气压力是40兆帕，即400个大气压。只要闸门一开，压缩空气就将喷射而出，这跟水的道理一样。用12缸、24缸的发动机来驱动一个转动的大轴，大轴连着发电机，给了磁场就能发电。压缩空气储能不受地理条件限制，利用的也是放弃不用的“垃圾电力”。

  卢强：现在华夏空能机械科学研究院做的储气罐，可以允许的最高压力是50兆帕，实际上我们充气只到40兆帕，也就从另一方面代表着有很大的安全系数，是安全的。另外，空气不会燃烧，没有爆炸的危险。如果储气罐漏气，罐内压力会骤然降低，空气既不会爆炸也不会燃烧，因此是一种比较安全的储能方式。

  记者：在压缩空气方面，据说全世界已有3个较大的压缩空气储能示范工程，主要存在于美国和欧洲一些国家。

  卢强：据说是在德国和美国，也叫做压缩空气储能。不过所谓的压缩空气是天然气和压缩空气的混合气体，其实就是一个加压的燃气轮机，最后燃烧的还是天然气，还是碳氢化合物。他们的这种压缩空气实际上并没有创新，但是我们所研发的压缩空气储能是零排放，排出的是冷空气，在欧美，这又称为冷电联供，除了输出电能还能输出低温空气，在夏天又可当空调用，节省了能源。

  卢强：建设一个10兆瓦压缩空气储能电站，大概需要8000万-9000万人民币，这和抽水蓄能造价差不多。

  卢强：现在我们和国家电网已就在张北地区建设10兆瓦的压缩空气储能电站达成了意向，但是正式协议还没签。如果现在着手建设，大概需要两年时间。建成后可实现风光储协同控制。在这一点上，国家电网具有前瞻性，如果压缩空气储能技术推广开来，不仅可提高可再次生产的能源的并网效率，还可助力社会的低碳减排。

  卢强：国家有一些支持，但总体来说陷入一个误区：将更多注意力放在蓄电池研发上。我认为，不能把储能的希望寄托在蓄电池上，因为蓄电池后处理所带来的环境问题很严重。

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  昨天国网公司下发了《关于进一步严控电网投资的通知》（国家电网办【2019】826号文）。文中提出了“三严禁、二不得、二不再”的投资建设思路。个人觉得，这不单单是一个文件，而是国网公司整体发展的策略转型的一个标志。作为世界上最大的电网企业，国网公司每年因投资建设所需的采购数额巨大，对电