中國儲能網(wǎng)訊：2021年5月，北京已是初夏，160多公里外的張家口張北縣，大風(fēng)呼嘯而過，溫度不過十來度。"壩上一場風(fēng)，從春刮到冬。春天刮出山子，秋天刮出犁底層?！碑?dāng)?shù)厝巳绱苏{(diào)侃。
這樣的自然環(huán)境特性，卻讓中儲國能CEO紀(jì)律和華控基金項目負(fù)責(zé)人為之興奮，豐富的風(fēng)能資源，為新能源發(fā)電提供了得天獨厚的條件。在這里，中儲國能即將落成百兆瓦級壓縮空氣儲能項目，將在項目容量和系統(tǒng)效率上，再次創(chuàng)下新的世界紀(jì)錄。
張家口之行兩個月后，華控基金完成了對中儲國能的首次投資。2021年的最后一天，張家口的百兆瓦先進壓縮空氣儲能示范電站完成設(shè)備安裝及系統(tǒng)集成，正式進入系統(tǒng)帶電調(diào)試階段。
2021年11月，中儲國能獲得由華控基金領(lǐng)投的3.2億元融資。截至2022年5月，華控基金共參與3輪投資后，企業(yè)估值連翻數(shù)倍。
在資本和技術(shù)的加持下。2022年9月，張家口的百兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范項目，順利實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。至此，目前世界單機規(guī)模最大、效率最高的新型壓縮空氣儲能電站在張家口正式投運。
從數(shù)據(jù)指標(biāo)來看，該示范項目的建設(shè)規(guī)模為100兆瓦/400兆瓦時，即單機功率達(dá)到100兆瓦，意味著電站每天若工作4小時，每小時生產(chǎn)10萬度電，一天生產(chǎn)的電量就能足夠約5萬戶家庭使用。
這座打破世界紀(jì)錄的儲能電站背后的中儲國能，其研發(fā)團隊來自中國科學(xué)院工程熱物理研究所（以下簡稱：中科院工程熱物理所），也是中國最先入局壓縮空氣儲能領(lǐng)域的一支專業(yè)力量。
把一項無人問津的技術(shù)做到世界領(lǐng)先，這背后是一場十余年的蟄伏，除了在技術(shù)端的攻堅以外，更少不了資本側(cè)的長期陪伴與扶持。華控基金與中儲國能的聯(lián)合，正是雙碳時代下，中國硬科技企業(yè)成長的絕佳樣本。
01、從“賬上就剩20萬”，到刷新世界紀(jì)錄
在中國，對于新型壓縮空氣儲能技術(shù)的關(guān)注，從2004年前后就開始布局。中科院工程熱物理所的陳海生，就是行業(yè)中“第一批吃螃蟹的人”。
2009年，在英國高校工作結(jié)束的陳海生，回到中科院工程熱物理所，正式組建起一支研究新型壓縮空氣儲能系統(tǒng)的研發(fā)團隊。
在英國高校工作期間，他被安排給一家公司的液氮汽車發(fā)動機做熱力分析?！扒∏∈沁@個僅有3萬英鎊的小項目，讓我意識到液氮做移動式儲能的能量密度比較小，如果研究一種能安裝在地面上的固定式儲能，前景也許會更好。”陳海生曾表示。
彼時，可再生能源才剛在中國起步，其比例也僅占到能源系統(tǒng)的1%左右，市場對于儲能的需求更是處于空白地帶，不少老前輩都對這項研究前景感到擔(dān)憂。
“既然利用可再生能源發(fā)電，已是大勢所趨。那為何不多邁出一步，關(guān)注儲能？“陳海生從零開始，搭建起科研團隊。
如果要按照傳統(tǒng)壓縮空氣儲能技術(shù)路線，已有可復(fù)制的樣本模式，只需要找到合適的地下洞穴泵入壓縮空氣，在需要的時候利用化石燃料燃燒升溫釋放用于發(fā)電即可。但傳統(tǒng)技術(shù)模式下，地理條件限制多、工藝復(fù)雜且能效低、化石燃料帶來新污染等問題，都極大限制了市場推廣的可行性。
陳海生所關(guān)注的，正是解決傳統(tǒng)技術(shù)模式的這些痛點。
團隊認(rèn)為，更加高效的壓縮機、膨脹機和蓄熱換熱系統(tǒng)，以及更簡單、環(huán)保的工藝流程，是提升能效的關(guān)鍵；用高壓儲氣罐代替儲氣洞穴，能大大解決地理條件限制。
他們開始研發(fā)新型儲氣裝置，如壓力容器、壓力管道、人工儲氣硐室以及柔性儲氣裝置，而非僅僅受限于大型地下空間。這樣一來，項目選址會更加靈活，便于技術(shù)的大規(guī)模推廣。
在儲熱換熱的工序里，研發(fā)團隊采用壓縮熱來代替燃燒發(fā)熱，使空氣在膨脹過程中不使用天然氣等化石燃料。簡單來說，每個環(huán)節(jié)都會把能量儲存起來，在發(fā)電的時候再加以釋放，不會造成任何額外的污染。更重要的是，簡潔的工藝流程讓儲能系統(tǒng)的效率不斷提升。
中儲國能副總經(jīng)理田雨向36碳表示：“這些開拓性工作，當(dāng)年在國際上也少有任何經(jīng)驗可參考，能堅持下來全憑責(zé)任心和事業(yè)心。但現(xiàn)在從多個項目看來，其性能和可靠性是能經(jīng)受市場的考驗的?！?
可大約在十年前，團隊還一度面臨資金不足的難題?！爱?dāng)時正值做到兆瓦級項目的前夕，賬面上大概就剩下20來萬。當(dāng)時技術(shù)人員拿出破釜沉舟的勇氣，去拼這個項目。但還好，最終大家做出來了，也拿到了一批新的經(jīng)費”田雨談到。
從千瓦級的項目，一路突破1.5兆瓦、10兆瓦，再到如今投運的百兆瓦項目，中儲國能不僅在項目容量上實現(xiàn)了翻倍，更將項目的最高設(shè)計效率提升至70%左右，不斷刷新世界紀(jì)錄。
田雨表示，儲能不是只停留在實驗室的技術(shù)，必須要從效率和經(jīng)濟性去做技術(shù)突破，以可產(chǎn)業(yè)化為導(dǎo)向去設(shè)計產(chǎn)品。
系統(tǒng)規(guī)模增加后，項目的單位投資成本也持續(xù)下降。據(jù)估算，系統(tǒng)規(guī)模每提高一個數(shù)量級，單位成本下降可達(dá)約30%。目前100MW系統(tǒng)的單位成本約為800-1200元/kWh，同抽水蓄能系統(tǒng)單位成本基本相當(dāng)甚至更低，比國外系統(tǒng)低50%以上，未來仍有下降空間。
02、讓空氣成為“充電寶”
當(dāng)下，儲能和新能源項目已經(jīng)成為緊密捆綁的搭檔。間歇性、波動性和周期性極強的風(fēng)能和太陽能，讓不少新能源項目的“靠天吃飯”成了最突出的問題。已經(jīng)有不少項目，因為無法就地消納或送出，不得不關(guān)掉設(shè)備以“棄風(fēng)、棄光限電”。
儲能，正成為新能源項目的標(biāo)配和必配技術(shù)，“雙碳”目標(biāo)更是催生出萬億級的儲能藍(lán)海市場。據(jù)光大證券預(yù)測，到2025年，我國儲能投資市場空間將達(dá)到0.45萬億元；2030年增長到1.30萬億元左右；從2020年起至2060年碳中和，儲能投資累計市場空間將達(dá)到122萬億元。
壓縮空氣儲能，就是利用空氣——這種無處不在的介質(zhì)以完成電力儲存。在用電低谷時，利用壓縮機將空氣壓縮為高壓空氣，并儲存起來；到了用電高峰，再將高壓空氣釋放，以驅(qū)動膨脹機并帶動發(fā)電機來發(fā)電。
形象一點，可以用“吹氣球”的動作來幫助理解：當(dāng)把空氣壓縮進儲氣裝置，可以看作把一個氣球吹起來并封口；接著把氣球里的空氣釋放以驅(qū)動一個小風(fēng)車轉(zhuǎn)動，可以看作在用電高峰時釋放這些空氣，并驅(qū)動發(fā)電。
“一充一放”的過程，不難看出壓縮空氣儲能是一種典型的物理儲能方式。但眼下，以電池為主的化學(xué)儲能市場一片喧囂，物理儲能市場似乎少了一些熱度。
其實，多種新型儲能技術(shù)因其不同的技術(shù)特性、場景適應(yīng)性，在一定時期內(nèi)會相互并行存在。
“對于長時大規(guī)模儲能場景來講，新型壓縮空氣儲能和抽水蓄能在規(guī)模、功能等方面重合度較高，有望形成對抽水蓄能的補充和替代，并且隨著產(chǎn)業(yè)化進一步發(fā)展，新型壓縮空氣儲能的商業(yè)化成本和效率還在持續(xù)優(yōu)化之中，這將是一個極具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)領(lǐng)域。“華控基金的行研經(jīng)理向36碳表示。
傳統(tǒng)的物理儲能形式中，抽水蓄能長期占據(jù)主流地位，具備技術(shù)成熟、經(jīng)濟性好、適合大規(guī)模開發(fā)條件等優(yōu)勢。據(jù)統(tǒng)計，全球抽水蓄能累計裝機規(guī)模占全球儲能市場的比重已超過九成。不過抽水蓄能的局限性也較為明顯，需要建在水資源豐富且高度落差大的地區(qū)。
一個典型的抽水蓄能電站占地可達(dá)上千畝，需要建設(shè)上、下兩個水庫，以及包括引水管、導(dǎo)流管、引水渠、盤山公路等在內(nèi)的配套設(shè)施，若不能利用當(dāng)?shù)匾延械淖匀粭l件加以改造建設(shè)，完全通過人工建設(shè)的抽水蓄能電站將得不償失。
壓縮空氣儲能，其場景適應(yīng)性和抽水蓄能較相似，又能彌補抽水蓄能的技術(shù)局限。正在憑借其儲能容量大、安全性高、零污染和壽命久等特點，被看作是極具發(fā)展前景的儲能技術(shù)之一。
實際上，壓縮空氣儲能技術(shù)由來已久。最早可以追溯到上世紀(jì)40年代，世界上第一座商用壓縮空氣儲能電站，是1978年德國的Huntorf電站。不過在那之后，并沒有得到大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。
傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)，非常依賴化石燃料和大型儲氣室。把高壓空氣存儲在地下巖穴中，由于釋放大量氣體的過程中需要吸熱，需要用燃?xì)恻c火加溫來幫助氣體升溫，使其發(fā)電效果更好。因此，本來被給予了環(huán)保期待的儲能技術(shù)，卻又因燃燒化石燃料而增加新的污染，而且復(fù)雜的工藝流程也讓能量系統(tǒng)效率有所折減，使之只能維持在50%左右。
不過，壓縮空氣儲能的技術(shù)原理沒有被全盤否認(rèn)。整個行業(yè)期待的，是一種更加清潔、經(jīng)濟的新型壓縮空氣儲能方式。
03、華控基金，如何成為“捕風(fēng)人”？
千帆競發(fā)的儲能賽道中，當(dāng)另一邊的儲能電池成為資本寵兒的時候，華控基金嗅到了物理儲能領(lǐng)域中不一樣的機會。
回想起和中儲國能CEO見面的場景，華控基金項目負(fù)責(zé)人依然津津樂道。
“當(dāng)我們得知，中儲國能先進壓縮空氣儲能項目的系統(tǒng)設(shè)計效率已達(dá)到70%時，我們就知道這技術(shù)能成?！比A控負(fù)責(zé)人向36碳表示。
隨著技術(shù)的演進，中儲國能在推動技術(shù)產(chǎn)業(yè)化后的項目成本將繼續(xù)降低，這對于長時大規(guī)模儲能場景是非常有優(yōu)勢的。
近期天風(fēng)證券的一份研究就做出預(yù)測，在效率提升和成本下行推動之下，壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)預(yù)計2025年累計裝機容量達(dá)到6.76GW，2030年累計裝機容量達(dá)到43.15GW。
目前，華控基金連續(xù)完成兩輪領(lǐng)投，更從資本側(cè)加速了中儲國能在先進壓縮空氣儲能領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進程和規(guī)?；季帧?
華控負(fù)責(zé)人表示，和技術(shù)驅(qū)動的企業(yè)溝通，很重要的一點就是能夠與對方的共振。如果對方談到的技術(shù)亮點，自己連這種概念都不理解，那就是沒有聊到一起去。很幸運，˙長期技術(shù)沉淀帶來的共振讓雙方團隊在溝通中減少了很多壁壘。
在對技術(shù)的執(zhí)念上，華控基金和中儲國能似乎有一種天然的默契在。
中儲國能的技術(shù)與研發(fā)團隊，也均源自中科院工程熱物理所，在壓縮空氣這一領(lǐng)域的技術(shù)沉淀，已從探路者成為了引路人。
成立于2007年的華控基金，團隊大部分源自于清華大學(xué)，長期專注于硬科技領(lǐng)域投資，每年完成的細(xì)分市場行研報告已逾千份。一直以來，華控基金持續(xù)關(guān)注新一代信息技術(shù)、先進制造和生物技術(shù)。在雙碳目標(biāo)提出后，華控組建了專門的碳中和研究團隊，此前在硬科技領(lǐng)域的種種積累，幫助團隊快速識別出自身優(yōu)勢與雙碳領(lǐng)域的交叉機會。
拿此次的壓縮空氣儲能項目來講，項目團隊發(fā)現(xiàn)設(shè)備的膨脹機和壓縮機，其實和航空發(fā)動機有著異曲同工的原理。中科院工程熱物理所正是以動力研究為起步發(fā)展起來的，而華控基金在航空航天方面也有著鏈條完整的投資布局。圍繞飛機制造產(chǎn)業(yè)鏈上下游各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，華控投資在各領(lǐng)域深度參與投資布局：在上游的材料領(lǐng)域投資了金天鈦業(yè)和鑫垚陶瓷；中游的航空部件制造領(lǐng)域投資了明日宇航、三角防務(wù)、北摩高科、廣聯(lián)航空以及成立航空；在下游地面保障領(lǐng)域則投資了立航科技。這種默契讓華控與中儲國能的專家團隊，在技術(shù)研討上不斷產(chǎn)生共鳴。
這也不難理解，雙方的合作進展為何會如此迅速。
華控基金的行研經(jīng)理表示，雙碳目標(biāo)提出后，他們繪制了現(xiàn)階段的碳流圖與實現(xiàn)碳中和后的碳流圖，研究目前溫室氣體來源于哪些環(huán)節(jié)、碳的流動方式，并對比實現(xiàn)碳中和之后的碳流圖，篩選減碳重點行業(yè)、領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)路徑，幫助投資決策。
在加速布局的碳中和賽道上，除了中國壓縮空氣儲能領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)中儲國能之外，華控基金還投資了包括動力電池三元正極材料供應(yīng)商容百科技(688005)、清潔能源裝備整體解決方案供應(yīng)商厚普股份(300471)等優(yōu)秀企業(yè)。
當(dāng)然，這是一個長周期的產(chǎn)業(yè)。中儲國能用了將近二十年的時間，將新型壓縮空氣儲能技術(shù)從一片空白，深陷“燒冷灶”困局，一路做到了世界領(lǐng)先。
投資邏輯也是一樣，華控基金的三輪投資，直接推動了中儲國能在未來幾百兆瓦、乃至上千兆瓦的壓縮空氣儲能項目的建設(shè)。而在技術(shù)類別紛繁，迭代快速的雙碳領(lǐng)域，更需足夠的耐心與定力。
