2025年，國(guó)家“136號(hào)文”的出臺(tái)，像一記重磅炸彈投入儲(chǔ)能行業(yè)。該文件終結(jié)了“強(qiáng)制配儲(chǔ)”模式，意味著儲(chǔ)能行業(yè)將從政策驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。

脫離補(bǔ)貼自己成長(zhǎng)，儲(chǔ)能行業(yè)準(zhǔn)備好了嗎?業(yè)界對(duì)這一問題眾說紛紜。

而對(duì)中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所(以下簡(jiǎn)稱工程熱物理所)壓縮空氣儲(chǔ)能研發(fā)團(tuán)隊(duì)來(lái)說，提前布局、做好技術(shù)儲(chǔ)備，正是他們擅長(zhǎng)的事。

“十四五”的5年間，他們研發(fā)的3個(gè)“國(guó)際首套”裝置相繼并網(wǎng)發(fā)電，各項(xiàng)指標(biāo)創(chuàng)下新的世界紀(jì)錄。這是此前10年技術(shù)積累的厚積薄發(fā)，也是這支堅(jiān)持長(zhǎng)期主義團(tuán)隊(duì)的必然回報(bào)。

機(jī)會(huì)留給有準(zhǔn)備的人

儲(chǔ)能技術(shù)，特別是長(zhǎng)時(shí)大規(guī)模電力儲(chǔ)能，是解決我國(guó)棄風(fēng)、棄光問題，提高可再生能源消納水平的關(guān)鍵技術(shù)。

被譽(yù)為“空氣充電寶”的壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)雖然最早起源于歐美，在我國(guó)起步較晚，但工程熱物理所研究員陳海生帶領(lǐng)的儲(chǔ)能研發(fā)中心團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先提出“先進(jìn)”壓縮空氣儲(chǔ)能的新概念，實(shí)現(xiàn)了后來(lái)居上。

其先進(jìn)之處，一是擺脫了對(duì)燃料的依賴，真正做到了零污染、零排放;二是擺脫了對(duì)地理環(huán)境條件的依賴，儲(chǔ)氣可利用天然地下洞穴，也可以采用人工硐室或壓力容器，選址非常靈活;三是攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)效率屢創(chuàng)世界紀(jì)錄。

不過，作為一項(xiàng)新興技術(shù)，壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)在產(chǎn)業(yè)初期的發(fā)展軌跡同國(guó)家政策息息相關(guān)。2019年，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)宣布取消對(duì)風(fēng)電、光伏的補(bǔ)貼，儲(chǔ)能界一片悲觀的聲音。

而工程熱物理所不為所動(dòng)，按照自己的時(shí)間表，在河北張家口建成國(guó)際首套人工硐室100兆瓦級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。工程熱物理所正高級(jí)工程師紀(jì)律表示：“當(dāng)時(shí)沒有政策支持，儲(chǔ)能需求也不強(qiáng)烈，壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性并不明確。但我們作為中國(guó)科學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)，就是要關(guān)注這些長(zhǎng)周期的前沿技術(shù)。”

彼時(shí)，工程熱物理所已成功建成國(guó)際首套1.5兆瓦和10兆瓦系統(tǒng)，但想要大規(guī)模推廣，必須達(dá)到至少100兆瓦規(guī)模，提高效率、降低成本以符合市場(chǎng)要求。

陳海生表示，建設(shè)人工硐室100兆瓦系統(tǒng)的最大難點(diǎn)之一是工程屬于全球首創(chuàng)，無(wú)任何先例可循，在工程論證、規(guī)劃選址、勘察設(shè)計(jì)、施工工藝和材料、質(zhì)量監(jiān)督等方面均需要開展創(chuàng)造性工作，沒有標(biāo)準(zhǔn)可參考。

為了保證項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度，2021年冬天，雖然氣溫驟降，團(tuán)隊(duì)還是決定破例在冬季施工。張家口的冬季寒冷漫長(zhǎng)，氣溫常常低至零下三四十?dāng)z氏度。工程熱物理所正高級(jí)工程師李文對(duì)張家口冬天的印象是“衛(wèi)生間總沒水，全凍住了”。更可怕的是，連儀器設(shè)備都被凍得不聽使喚，不得不“蓋”上棉被。

就這樣，在北風(fēng)和大雪中，大家白天黑夜連軸轉(zhuǎn)，終于趕在2022年9月順利實(shí)現(xiàn)百兆瓦系統(tǒng)的并網(wǎng)發(fā)電。

機(jī)會(huì)永遠(yuǎn)留給有準(zhǔn)備的人。對(duì)于這支團(tuán)隊(duì)來(lái)說，前期的所有不確定性都轉(zhuǎn)化為技術(shù)上的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，使百兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)從圖紙變?yōu)閷?shí)物。

進(jìn)入“十四五”時(shí)期，在國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的帶動(dòng)下，2022年儲(chǔ)能行業(yè)利好政策頻出，給壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)帶來(lái)機(jī)遇。

第一個(gè)吃螃蟹的人

2021年9月21日，李文記憶猶新。

那天是中秋節(jié)，大家都在沒日沒夜加班，迎接正在建設(shè)的山東肥城10兆瓦鹽穴先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能電站首次并網(wǎng)。李文去附近鎮(zhèn)子上買點(diǎn)節(jié)日補(bǔ)給，沒想到一不留神把車開到了溝里，第二天找來(lái)拖車，車才被拖出來(lái)。時(shí)至今日，他仍自責(zé)沒做好后勤工作。

兩天之后，該電站向電網(wǎng)輸出第一度電，標(biāo)志著國(guó)際首套10兆瓦鹽穴先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家示范電站成功并網(wǎng)發(fā)電。

利用鹽穴儲(chǔ)氣，是團(tuán)隊(duì)的新嘗試。早期采用密閉鋼罐儲(chǔ)存壓縮空氣，隨著鋼材價(jià)格持續(xù)走高，技術(shù)推廣有了壓力。

為此，團(tuán)隊(duì)開始探索天然洞穴儲(chǔ)氣的技術(shù)路徑。鹽穴是鹽礦開采后留下的廢棄礦洞，不找不知道，原來(lái)我國(guó)許多省份都分布有鹽穴，且廢棄鹽穴有坍塌風(fēng)險(xiǎn)，其后續(xù)處理是一大難題，若能用作儲(chǔ)氣庫(kù)，可謂一舉兩得。

2019年，經(jīng)過長(zhǎng)期調(diào)研，團(tuán)隊(duì)最終選定利用山東肥城一處廢棄鹽穴進(jìn)行工程示范。作為國(guó)內(nèi)第一個(gè)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)，該工程的成敗關(guān)系到這條技術(shù)路徑的可行性，團(tuán)隊(duì)成員的壓力很大。

工程熱物理所高級(jí)工程師侯虎燦帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)場(chǎng)夜以繼日地進(jìn)行注氣排鹵工作，即通過向鹽穴內(nèi)部注入高壓力空氣，將內(nèi)部鹵水置換出來(lái)。該工作繁瑣復(fù)雜，還要保障地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，更是難上加難。經(jīng)過近百個(gè)日夜的加班加點(diǎn)，他們終于迎來(lái)了鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的成功投運(yùn)。那一晚，幾個(gè)30多歲的大老爺們兒像孩子一樣歡呼雀躍，喜極而泣。

“那一刻獲得的不僅僅是成就感，更是幸福感。”侯虎燦說。

由于廢棄鹽田位于一片農(nóng)田中，去最近的鎮(zhèn)子往返需半小時(shí)車程，而鎮(zhèn)上最“高檔”的酒店也沒有洗澡的熱水。為了省下往返時(shí)間，一些年輕小伙有時(shí)候干脆住在車?yán)铮丫θ艚o項(xiàng)目建設(shè)。

2021年8月，眼見項(xiàng)目進(jìn)入最后階段，肥城卻迎來(lái)幾十年一遇的暴雨。為了保證項(xiàng)目按期驗(yàn)收，每天施工單位下班后，工程熱物理所的技術(shù)人員依然加班加點(diǎn)趕工期。

“每天晚上都能看見一群博士光著腿在田里干活。”李文笑著說，“我們不管走到哪兒，都沒有給中國(guó)科學(xué)院丟人。山東擁有對(duì)儲(chǔ)能最友好的電價(jià)政策，我們也不能辜負(fù)地方的信任。”

2022年7月，肥城10兆瓦鹽穴先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能電站成為國(guó)內(nèi)首個(gè)參與電力市場(chǎng)現(xiàn)貨交易的壓縮空氣儲(chǔ)能商業(yè)電站。未來(lái)5年，這里還將建設(shè)一個(gè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)示范園區(qū)，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展。

做圍繞目標(biāo)“隨機(jī)應(yīng)變”的人

同樣在肥城，2024年4月，工程熱物理所研發(fā)的國(guó)際首套300兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家示范電站順利并網(wǎng)發(fā)電。

據(jù)悉，該項(xiàng)目一小時(shí)能發(fā)電30萬(wàn)度，年儲(chǔ)電能力超6億度，年節(jié)約18.9萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

從10兆瓦到100兆瓦再到300兆瓦，陳海生表示，每一套新的示范都不是簡(jiǎn)單的量變問題，而是存在著質(zhì)變的根本挑戰(zhàn)。主要關(guān)鍵設(shè)備均需要重新設(shè)計(jì)研發(fā)，核心目標(biāo)只有一個(gè)，就是獲得更高的系統(tǒng)效率。

為了將整體效率提高0.1%，可能需要各部門歷時(shí)數(shù)月溝通細(xì)節(jié)、優(yōu)化流程、反復(fù)迭代。最終，300兆瓦系統(tǒng)額定設(shè)計(jì)效率達(dá)72.1%，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

從貴州畢節(jié)到河北張家口再到山東肥城，團(tuán)隊(duì)面臨著異地建設(shè)的挑戰(zhàn)。如何保障項(xiàng)目快速向前推進(jìn)?陳海生思考了很久，最終得出結(jié)論：科學(xué)研究講究探索未知，追求卓越，要充分給予科研人員自由活動(dòng)的空間;而工程項(xiàng)目建設(shè)則更注重質(zhì)量、進(jìn)度和安全，項(xiàng)目隊(duì)伍要統(tǒng)一協(xié)作。

帶領(lǐng)一幫科學(xué)家做工程，陳海生稱首先要擺正心態(tài)，能上能下。既要懂科學(xué)原理，又要掌握工程技術(shù)，包括擰閥門、緊螺栓、調(diào)設(shè)備這些基本技能，自己做出來(lái)的東西，才有充足的信心保證不出問題。

其次要有堅(jiān)定的信念。“做工程肯定會(huì)遇到各種各樣的困難。除了技術(shù)問題，也會(huì)有管理、經(jīng)費(fèi)、工程手續(xù)等方方面面的問題，如果沒有堅(jiān)定的信心，不可能把這樣大型的全球首創(chuàng)工程建設(shè)起來(lái)。”陳海生說。

為此，團(tuán)隊(duì)一方面積極引進(jìn)工程技術(shù)人才，另一方面很多成員紛紛轉(zhuǎn)型。大家從坐在實(shí)驗(yàn)室里的科學(xué)家變?yōu)槊刻炫菰诠さ氐墓こ處熀晚?xiàng)目經(jīng)理、管理著幾百人的企業(yè)經(jīng)營(yíng)者、緊跟國(guó)家政策的政策分析員……從只會(huì)做研究，變成了懂管理、懂政策、懂工程、懂經(jīng)營(yíng)的全才團(tuán)隊(duì)。

2025年，團(tuán)隊(duì)已在國(guó)際上率先開展了600兆瓦變速壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的研發(fā)。陳海生表示，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的造價(jià)已接近或低于抽水蓄能，隨著儲(chǔ)能單機(jī)規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)大，系統(tǒng)性能將不斷提升，系統(tǒng)成本將進(jìn)一步下降20%至30%，以更好適配儲(chǔ)能市場(chǎng)的發(fā)展需求。