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電,不小的一部分在不少地區都被丟棄了。用一句外交辭令可以說是‘令人遺憾’。須知,節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,帶動發電機發電,這就是壓縮空氣儲能。”盧強用能量轉換的知識向記者科普了壓縮空氣儲能的原理。

國家能源局統計數據顯示,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。“帶動發電機發電的是高溫、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,“我發現在一定范圍內,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‘飽和’現象;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℃)。那我們為什么不把主要精力放在提高溫度上?”

因此,盧強決定,加壓到100個大氣壓即可。

“國家電網公司是第一個支持我們做試驗示范工程的企業。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安徽,當地政府和地方電力公司也給予了大力支持,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,壓縮機的導熱介質不再是水,而是導熱油,發電效率到了50%。再往后,在國家發改委、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,計劃在大同興建數百兆瓦級的壓縮空氣儲能工程。目前首期60兆瓦工程已經開工。

“云岡礦周圍環山,山體穩定,能耐高壓氣體。”盧強團隊研究技術,也注意經濟性,“廢棄的煤礦巷道本來對企業來講是‘包袱’,現在就會變成資源了,一舉多贏。”

最后當記者問起中國版的壓縮空氣儲能優越性時,盧強說該創新工程有六大優點:第一,成為電網削峰填谷的主力,逐漸做到不讓高效火電機組(超臨界、超超臨界機組)“深度調峰”,以免降低其效率;第二,以1:100配置,可在現有基礎上大幅提高風電、光伏發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、磁四聯供。這里的“磁”指的是調相。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有功、無功,防止大停電事故發生。

“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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