中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：內(nèi)蒙古烏蘭察布市卓資縣，3套350兆瓦非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能機(jī)組正在建設(shè)。作為項(xiàng)目首席科學(xué)家，看到項(xiàng)目持續(xù)進(jìn)展，我倍感振奮。這背后，是我們團(tuán)隊(duì)10余年圍繞壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)開(kāi)展的艱難攻關(guān)。
風(fēng)有間歇、光有晝夜，儲(chǔ)能系統(tǒng)是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐，就像給風(fēng)電、光伏配備的巨型“充電寶”，可以將電能存儲(chǔ)起來(lái)，在需要時(shí)穩(wěn)定輸出。我們團(tuán)隊(duì)主攻的壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，如同“空氣充電寶”：儲(chǔ)能時(shí)，利用風(fēng)電、光伏等驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，將空氣壓縮到高壓狀態(tài)，存入儲(chǔ)氣裝置；釋能時(shí)，高壓空氣釋放，驅(qū)動(dòng)透平膨脹機(jī)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出穩(wěn)定的電能。
我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出了非補(bǔ)燃技術(shù)路線，將空氣壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的壓縮熱存儲(chǔ)起來(lái)，在發(fā)電時(shí)利用，大幅提升效率，且全過(guò)程無(wú)燃燒、無(wú)排放。組建多學(xué)科團(tuán)隊(duì)、建成試驗(yàn)電站、完成技術(shù)路線的全流程驗(yàn)證，隨后，我們遇到了難題：試驗(yàn)電站距離產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍有差距，如何建設(shè)一座真正的工業(yè)電站？為此，我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)四處尋找合作伙伴。
2017年起，我擔(dān)任江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目首席科學(xué)家，全面負(fù)責(zé)電站的設(shè)計(jì)、研發(fā)、建設(shè)、調(diào)試和運(yùn)維。雖做足了心理準(zhǔn)備，但困難遠(yuǎn)超想象。關(guān)鍵核心設(shè)備的研發(fā)就是一大難點(diǎn)——當(dāng)時(shí)，很多企業(yè)對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)并不了解。我們與設(shè)備廠家、設(shè)計(jì)院和建設(shè)單位反復(fù)溝通，改進(jìn)方案，創(chuàng)新工藝。以“高負(fù)荷寬工況高溫離心壓縮機(jī)”的研制為例，我們先后提出了100多個(gè)計(jì)算模型及實(shí)施方案，數(shù)十次赴廠家協(xié)調(diào)商討，不斷分析、優(yōu)化、改進(jìn)、再試驗(yàn)，最終攻克難題。
在參與單位的共同努力下，江蘇金壇60兆瓦/300兆瓦時(shí)鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站于2022年5月正式投產(chǎn)運(yùn)行。截至去年底，電站成功儲(chǔ)釋能運(yùn)行1690次，總調(diào)峰電量達(dá)6.07億千瓦時(shí)，電能轉(zhuǎn)換效率62.38%，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
近年來(lái)，我們開(kāi)始關(guān)注新的研究領(lǐng)域。我國(guó)三北地區(qū)風(fēng)光資源豐富，但北方冬季嚴(yán)寒，對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行是個(gè)考驗(yàn)。如何在高寒地區(qū)規(guī)模化推廣壓縮空氣儲(chǔ)能？這成為我們的新課題。
2025年，在內(nèi)蒙古化德縣，我們建成高寒地區(qū)寬滑壓60兆瓦/240兆瓦時(shí)人工硐室壓縮空氣儲(chǔ)能電站，取得多項(xiàng)技術(shù)突破。這里冬季氣溫常低至零下25攝氏度以下，部分關(guān)鍵設(shè)備易凍損，我們就開(kāi)發(fā)了專用裝備等，適應(yīng)極端環(huán)境運(yùn)行需求。該項(xiàng)目的成功，將為高寒地區(qū)的規(guī)?；瘍?chǔ)能提供新方案。
回望來(lái)路，每一步跨越背后都是堅(jiān)定的初心：產(chǎn)學(xué)研深度合作，將論文寫(xiě)在祖國(guó)大地上。展望未來(lái)，我們團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深耕，不斷推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，研制出更多、更大的“空氣充電寶”，為保障國(guó)家能源安全、推動(dòng)綠色低碳轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)智慧和力量。
(作者為清華大學(xué)電機(jī)系教授，本報(bào)記者吳月采訪整理)
記者手記
敢把設(shè)想變實(shí)踐
沒(méi)有課的日子，梅生偉常往工程現(xiàn)場(chǎng)跑，提供技術(shù)支持保障。如今，他作為首席科學(xué)家，參與建成壓縮空氣儲(chǔ)能電站9座、在建12座。
加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研深度融合，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化，是團(tuán)隊(duì)始終的堅(jiān)持。從2011年提出技術(shù)路線起，梅生偉已和團(tuán)隊(duì)在非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域探索15年。成果不僅留在論文、書(shū)架，更寫(xiě)在祖國(guó)大地上。
選題從產(chǎn)業(yè)需求中來(lái)。梅生偉的科研選題常常瞄準(zhǔn)國(guó)家需求、工程一線需求，致力于解決關(guān)鍵技術(shù)難題。例如，聚焦壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，正是為了服務(wù)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、支撐能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)、助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。選準(zhǔn)問(wèn)題，才能讓科研創(chuàng)新成果與國(guó)家發(fā)展需要絲絲相扣。
將論文應(yīng)用到工程實(shí)踐中去。設(shè)備研發(fā)難、電站建設(shè)運(yùn)維難……面對(duì)種種困難，梅生偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，讓來(lái)自高校的科技創(chuàng)新成果更有生命力、在實(shí)踐中發(fā)揮更大作用。
一流大學(xué)是基礎(chǔ)研究的主力軍和重大科技突破的策源地。要大力推動(dòng)高校科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，讓更多成果從書(shū)架走向貨架、從實(shí)驗(yàn)室走向工程一線，從勇于創(chuàng)新的設(shè)想落地為敢為人先的實(shí)踐。
延伸閱讀
“空氣充電寶”可以建在哪兒
清華大學(xué)新型電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員崔森介紹，儲(chǔ)氣系統(tǒng)是壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要組成部分，儲(chǔ)氣方式包括鹽穴儲(chǔ)氣、人工硐室儲(chǔ)氣等。
為什么鹽穴可以成為“空氣充電寶”的理想“儲(chǔ)氣倉(cāng)”？崔森介紹，儲(chǔ)存高壓空氣的關(guān)鍵是不漏水、不漏氣，而鹽穴恰好自帶“自愈能力”：若穴壁出現(xiàn)細(xì)微裂縫，周?chē)}體遇水融化后會(huì)滲透至裂縫處，像水泥般凝固，牢牢鎖住高壓空氣。鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能還具備低成本、高經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢(shì)，多數(shù)鹽穴由廢棄鹽礦改造而成，實(shí)現(xiàn)閑置資源再利用，降低前期建設(shè)成本。
人工硐室也是壓縮空氣儲(chǔ)能“儲(chǔ)氣倉(cāng)”的發(fā)展方向之一，具有適配性強(qiáng)等特點(diǎn)，可根據(jù)需要開(kāi)挖不同體積的硐室，匹配適宜的儲(chǔ)氣空間，且檢修便利。
抽水蓄能電站建設(shè)過(guò)程中形成的廢棄支洞，亦可改造為氣水共容倉(cāng)，由此構(gòu)建抽水蓄能耦合壓縮空氣儲(chǔ)能的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。此外，“空氣充電寶”還可以建在水下，利用水下柔性儲(chǔ)氣氣囊存儲(chǔ)高壓空氣。隨著海洋工程和材料技術(shù)進(jìn)步，其應(yīng)用前景正受到越來(lái)越多關(guān)注。
(本報(bào)記者吳月整理)
