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中國科學院院士盧強:壓縮空氣儲能是提高可在生能源利用效率的最佳方式

2019-11-20 10:06  來源:中國能源報  瀏覽:  

盧強院士認為,壓縮空氣儲能是減少棄電、提高可再生能源利用效率的最佳方式,是新時代能源革命的主要組成部分。

日前,山西大同同煤集團云岡礦壓縮空氣儲能項目正式開工。中國科學院院士、清華大學教授盧強的團隊又開始了新一階段的忙碌。長期致力于壓縮空氣儲能技術的科研和工程實踐,盧強成功主持了安徽蕪湖、江蘇常州等多個壓縮空氣儲能項目。壓縮空氣到底如何儲能?它的技術前景又如何呢?為此,本報記者專訪了盧強。

“后半夜的風電、小水電和正午的光伏發(fā)電,不小的一部分在不少地區(qū)都被丟棄了。用一句外交辭令可以說是‘令人遺憾’。須知,節(jié)約的能源就是最綠的能源——The greenest energy is the energy saved,這是外企的一位專家說的。用這些被棄的電能,當然還有低谷電去啟動空氣壓縮機,把電能轉(zhuǎn)化成空氣分子勢能存儲到一個空間里,等到用電高峰時段把這些高溫、高壓氣流釋放出來,噴入渦輪機做功,帶動發(fā)電機發(fā)電,這就是壓縮空氣儲能。”盧強用能量轉(zhuǎn)換的知識向記者科普了壓縮空氣儲能的原理。

國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,今年前三季度,我國主要流域棄水電量244億千瓦時,全國棄風、棄光電量分別達到128億和32.5億千瓦時。在盧強看來,壓縮空氣儲能是減少棄電、提高可再生能源利用效率的最佳方式。“其實就是物理變化,基本原理就那么簡單。當然,做起來還是有點復雜,要下點功夫。”

盧強說的“下點功夫”是從“熱力學”開始的。“帶動發(fā)電機發(fā)電的是高溫、高壓的空氣,要想提高儲能效率,到底該把注意力放在溫度上還是放在壓力上?”帶著這樣的問題,自稱“熱力學初學者”的盧強說,“我發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi),隨著壓力增加,氣壓超過110個大氣壓后,效率曲線的上升出現(xiàn)‘飽和’現(xiàn)象;但是隨著溫度的增加,效率曲線基本上是直線上升(我只算到450℃)。那我們?yōu)槭裁床话阎饕Ψ旁谔岣邷囟壬?”

因此,盧強決定,加壓到100個大氣壓即可。

“國家電網(wǎng)公司是第一個支持我們做試驗示范工程的企業(yè)。當時他們沒有給我們很大壓力,只說‘電效率能達30%就不錯了’,結(jié)果實測效率略大于40%。”盧強說。

盧強一直想把壓縮空氣儲能的第一個工程項目放在他家鄉(xiāng)安徽,當?shù)卣偷胤诫娏疽步o予了大力支持,于是世界首臺無補燃500kW壓縮空氣儲能示范工程就在安徽做成了。

“接著我們團隊又在青海大學做了第二個工程項目,壓縮機的導熱介質(zhì)不再是水,而是導熱油,發(fā)電效率到了50%。再往后,在國家發(fā)改委、國家能源局下達的60兆瓦示范工程中我們采用了導熱熔巖,溫度提到380℃,電效率將達到60%以上。”

得益于項目電效率連上臺階的大好勢頭,清華大學電力系統(tǒng)國家重點實驗室的壓縮空氣儲能也受到了越來越多的關注。

日前,啟迪清潔能源集團正聯(lián)合同煤集團,利用同煤集團大同云岡礦北巷道作為儲氣庫,計劃在大同興建數(shù)百兆瓦級的壓縮空氣儲能工程。目前首期60兆瓦工程已經(jīng)開工。

“云岡礦周圍環(huán)山,山體穩(wěn)定,能耐高壓氣體。”盧強團隊研究技術,也注意經(jīng)濟性,“廢棄的煤礦巷道本來對企業(yè)來講是‘包袱’,現(xiàn)在就會變成資源了,一舉多贏。”

最后當記者問起中國版的壓縮空氣儲能優(yōu)越性時,盧強說該創(chuàng)新工程有六大優(yōu)點:第一,成為電網(wǎng)削峰填谷的主力,逐漸做到不讓高效火電機組(超臨界、超超臨界機組)“深度調(diào)峰”,以免降低其效率;第二,以1:100配置,可在現(xiàn)有基礎上大幅提高風電、光伏發(fā)電等天然綠能的利用率約20%。以2018年約332億千瓦時的棄風、棄光電量計算,每年可減少棄電量超過60億千瓦時;第三,自始至終零排放。大力發(fā)展后,我國還可在碳交易中受益;第四,長壽命,全壽命周期為40—50年;第五,電、熱、冷、磁四聯(lián)供。這里的“磁”指的是調(diào)相。把這四者用好,總效益可達約90%以上;第六,在緊急情況下,可有力支撐和控制電網(wǎng)有功、無功,防止大停電事故發(fā)生。

“總之,讓我們共同努力,給中國和‘一帶一路’國家一個分散的但總能量巨大的天然綠能庫——壓縮空氣儲能,這是新時代能源革命的主要組成部分。”盧強說。

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