中國儲能網(wǎng)訊：——專訪清華大學教授、中國科學院院士盧強
文/本刊記者 翁爽
儲能是影響未來能源格局的關鍵技術，對提高能源利用效率、促進新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推動能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型有重要意義。“十二五”以來，國家大力推動節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，風電、光伏等分布式能源發(fā)展迅速，然而分布式能源具有間歇式的特性，而電能是即發(fā)即用保持平衡的，因此，在用電低谷期，大量的分布式能源難以得到有效利用。目前我國風電裝機居世界第一，但風電年平均利用小時數(shù)尚不足2000 小時。
大規(guī)模儲能技術是可再生能源普及并有效應用的關鍵所在。但如何大容量、經(jīng)濟、高效地儲存電力，是科學界至今沒有解決的難題。面對能源的浪費和環(huán)境氣候日益惡劣的嚴峻考驗，推動儲能技術的發(fā)展迫在眉睫。
2014 年11 月，在國務院辦公廳印發(fā)的“能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃”中，儲能首次被作為“9 個重點創(chuàng)新領域”和“20 個重點創(chuàng)新方向”之一寫入國家級能源規(guī)劃文件，其戰(zhàn)略地位進一步提升。
早在2012 年10 月，國家電網(wǎng)公司就卓有遠見地將“壓縮空氣儲能發(fā)電關鍵技術及工程實用方案研究”立為公司重大科技項目，由清華大學、中科院理化技術研究所及中國電科院(300215,股吧)共同承擔。近日，該項目成果“500kW 非補燃壓縮空氣儲能發(fā)電示范系統(tǒng)”首次實現(xiàn)了發(fā)電，成功破解大規(guī)模儲能難題，可以預見，該技術的推廣應用必將極大地釋放新能源產(chǎn)業(yè)的活力，為我國能源轉(zhuǎn)型、節(jié)能環(huán)保，實現(xiàn)“綠色中國”提供有力的支撐。本刊記者專訪了項目負責人盧強院士，請他深入解讀該技術的創(chuàng)新點和發(fā)展前景。
技術創(chuàng)新：無需燃燒天然氣
盧強：
壓縮空氣儲能技術是將棄光、棄風、棄水或低谷電通過多級壓縮機把電能轉(zhuǎn)換為分子勢能存入壓力儲氣裝置，待發(fā)電時通過釋放高壓氣流，射入壓氣透平機帶動發(fā)電機實現(xiàn)發(fā)電。大規(guī)模的壓縮空氣儲能對于聚納廢棄的新能源、削峰填谷、增加旋轉(zhuǎn)備用等方面具有重大意義。目前壓縮空氣儲能技術分為補燃式、儲熱式和無熱源三種形式，國際上用得較多的是補燃式，如德國與美國。所謂補燃式壓縮空氣儲能乃以燃燒天然氣為主，把存儲的壓縮空氣給燃氣輪機補氧，以求提高其效率，故其本質(zhì)仍然是燃氣輪機，其主要消耗的能源仍是化石能源，即天然氣。首先我國天然氣依賴進口；再者，有燃燒就會產(chǎn)生碳排放，這也是目前補燃式壓縮空氣電站的主要問題所在，故這種儲能方式顯然不符合我國國情。而國家電網(wǎng)公司的這項研發(fā)成果卻達到了真正意義上的零排放，既無二氧化碳又無PM2.5。
《國家電網(wǎng)》：
壓縮空氣儲能技術的發(fā)電原理是怎樣的？目前這項技術在世界上發(fā)展狀況如何？
《國家電網(wǎng)》：
和國外相比，我們的技術有什么創(chuàng)新之處？
盧強：
其主要創(chuàng)新點即無需燃燒天然氣，這一點我在上一個問題中已說過，這里再補充幾點。國家電網(wǎng)公司該項專利技術，用以做功的“功質(zhì)”是純空氣，且能源是棄風、棄光和低谷電，主要是在于“棄電”的利用，其社會經(jīng)濟效率高；再者，該系統(tǒng)在發(fā)電的同時會排出大量的冷氣（約4℃）。它是蔬菜和水果保鮮冷庫所求之不得的，它將極大降低保鮮冷庫相當昂貴的成本；還有，該系統(tǒng)在壓氣機工作中會產(chǎn)生大量熱能，可將冷卻水溫加至80℃，可用熱泵原理加以提高其熱能品質(zhì)，給城市居民和蔬菜大棚供暖。這樣它就成為冷熱電三聯(lián)供的系統(tǒng)，而這正是當今歐美能源部門所大力提倡和熱捧的技術；另外，國家電網(wǎng)公司的這項成果還有一項創(chuàng)新，就是將部分壓縮熱加以回收再利用，以提高氣輪機入口空氣的溫度，所以這項重大項目所研發(fā)的系統(tǒng) 其“電換電”的效率高于歐美各國。
和國外相比，我們的實際效率更高。比如德國建設了世界上第一個壓縮空氣儲能電站，它的效率是42%。要注意這個效率是綜合效率，不是電換電的效率，因為它中間加入了天然氣的燃燒，如果按照“電換電”的效率來算，其效率應該是在20% 左右。
高效儲存：電換電效率41%
盧強：
和國外相比，我們的實際效率更高。比如德國建設了世界上第一個壓縮空氣儲能電站，它的效率是42%。要注意這個效率是綜合效率，不是電換電的效率，因為它中間加入了天然氣的燃燒，如果按照“電換電”的效率來算，他們的效率應該是在20% 左右。因為我們有了上述的創(chuàng)新，國家電網(wǎng)公司所研發(fā)的該系統(tǒng)，其“電換電”的效率可達到40% 左右。
目前我國風電裝機容量是世界第一，我國千萬千瓦級的風電場有8 個，但是風電利用率較低。在我國，能源的浪費是最大的浪費，面對能源浪費，科研人員有責任、有義務積極研發(fā)新技術，來合理利用廢棄能源。該項目正是為響應中央創(chuàng)新號召而立，國家電網(wǎng)公司高瞻遠矚，將無燃燒壓縮空氣儲能列入重大科技項目?，F(xiàn)在，無燃燒的壓縮空氣儲能發(fā)電示范系統(tǒng)發(fā)電成功，它的推廣應用可減少“后夜風”的浪費，同時可緩解用電高峰時段電能不足的苦惱。
《國家電網(wǎng)》：
與國外的壓縮空氣儲能電站相比，該示范系統(tǒng)的高效如何體現(xiàn)？
盧強：
與其他儲能方式相比，壓縮空氣儲能也占有優(yōu)勢。除壓縮空氣儲能之外，目前主要的儲能技術是抽水蓄能和鋰電池。抽水蓄能是目前主流的儲能方式，它功率大、容量大、壽命長、技術成熟，相對來講成本較低，反應速度快，這些是它的優(yōu)勢。但它嚴格受到地理條件的制約。
鋰電池價格貴、壽命短（約4 年左右）。而壓縮空氣發(fā)電系統(tǒng)的壽命至少是40 年，在40 年內(nèi)同容量的鋰電池已更換了十次。故按照全壽命周期來計算價值，二者不在一個可比的檔次上。同時，使用完了的鋰電池如何處理至今也沒有有效的對策。為了減少對環(huán)境的影響，我們還要建設專門處理廢棄鋰電池的工廠，這又是一筆很大的開支。目前我國使用的鋰電池大都是從日本進口的，國產(chǎn)鋰電池尚未完全過關，所以鋰電池不是大規(guī)模儲存電能的好方案。
綜上所述，國家電網(wǎng)公司將“無燃燒壓縮空氣儲能”列為重大科技項目是具有高度洞察力的，是具有戰(zhàn)略性的決策。
《國家電網(wǎng)》：
壓縮空氣儲能與其他儲能技術相比有怎樣的優(yōu)勢？
冷熱電三聯(lián)供將會極大節(jié)省我國的能源消耗，具有巨大的綜合效益。如果中國的海島都用上該技術，不僅對環(huán)境改善意義重大，對國防安全也有諸多裨益。
綜合效益：冷熱電三聯(lián)供
《國家電網(wǎng)》：
這樣一個冷熱電三聯(lián)供的系統(tǒng)要如何進行應用？
盧強：
冷源和熱源也是一種重要的能源?？諝鈮嚎s時自然產(chǎn)生的熱能可以用熱泵原理進行多點遠距離輸送，輸送距離可達80-100 公里，可給一個城市提供供暖服務（這項技術在我國已經(jīng)成熟）。同時，該系統(tǒng)在發(fā)電時會同時送出冷風，有的專家建議應該就地建一個蔬菜和水果的保鮮窖。當然，如果在海島上，就可以直接把冷風當空調(diào)使用?？偠灾?，冷熱電三聯(lián)供將會極大節(jié)省我國的能源消耗，具有巨大的綜合效益。該技術若首先在海島上使用，一個小島嶼1 萬千瓦就夠了。如果中國的海島都用上該技術，不僅對環(huán)境改善意義重大，對國防安全也有諸多裨益。目前從技術上來講已經(jīng)成熟了，因此需要把創(chuàng)新成果盡快地轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力。
《國家電網(wǎng)》：
技術上成熟之后，下一步該如何產(chǎn)業(yè)化？
盧強：
該項重大科技項目的研發(fā)其全部意義在于創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化。國家電網(wǎng)公司的領導層立項的初衷就在于產(chǎn)業(yè)化、工程化的應用。我想下一步產(chǎn)業(yè)化的問題，國家電網(wǎng)公司的領導層會有進一步部署。這項國家電網(wǎng)公司的專利技術不僅會在我國各省市使用，也不排除走出國門的可能，因為任何電力系統(tǒng)都需要大規(guī)模的無污染的儲能技術。
《國家電網(wǎng)》：
這樣一項重要技術要推廣，需要國家政策怎樣的支持？
盧強：
國家應該制定更合理的電價政策，使得廢棄電，低品位的電和高品位的電相應的價值得到合理區(qū)分?，F(xiàn)在我國在這方面做得還不夠，不細致。既然電能和熱能一樣有高低品位之分，那么在價格上就應該有明顯的區(qū)分，這樣國企、銀行和私人資本才有積極性去投資?？梢哉f，這樣一項技術的推廣甚至不需要國家大量出資，只要制定一套合理的政策，就會有源源不斷的資金進入，最終形成“大生產(chǎn)力”。
