□ 记者 付君兰 柯静 褚楚
14年前,它是院士团队的重大科研突破;14年后,成果落地的企业已跻身行业领跑者。这场从实验室走向产业化的关键一跃,主角正是成长于芜湖的国家级专精特新重点“小巨人”企业——安徽佑赛科技有限公司(以下简称“佑赛科技”)。
2011年,清华大学电机系在大规模物理储能方面取得重大科研突破,通过对当时国内外天然气补燃式压缩空气储能技术的综合分析,卢强院士、梅生伟教授首次提出了基于压缩热回馈的非补燃式压缩空气储能技术路线。
对此,佑赛科技副总经理刘嘉楠解释道,所谓的压缩空气储能,就是利用电动机驱动空气压缩机,将电能转化为空气势能和热能进行耦合储存。
“我们将高压空气存储进一个位于地下100多米的人工硐室内,等到用电时,再对高压空气进行释放,从而推动透平机发电。”刘嘉楠笑着补充道,“你可以把它想象成一个超大号的空气充电宝。”
刘嘉楠介绍,传统补燃式压缩空气储能系统在充电阶段产生的压缩热通常被直接排放至外界,而在放电阶段,则需要额外燃烧天然气或其他外部热源对空气进行补热,两个过程之间缺乏有效热耦合。相比之下,非补燃式压缩空气储能系统通过集成储热与换热装置,将充电过程中产生的压缩热进行储存,并在放电阶段将其回用于加热空气,从而实现系统内部能量的循环利用,无需依赖外部能源的补充。
“非补燃最主要的优势是,整个系统的运行效率更高了。”刘嘉楠举例说,目前团队参与建成的电站实际运行效率超过62%,在建的新一代大容量压缩空气储能电站效率超过65%,“相当于‘进来’100度电,扣除系统运行过程中的能量损耗,还能出去65度电。而国外项目效率在40%左右,如果没有天然气的燃烧,可能就更低了。”
2011年,清华创业“天团”成立了佑赛科技,并在芜湖实现了从实验室到产业化落地的突破。
“当时,对理论能否真正变成现实,谁也没有十足把握。芜湖市政府展现了极大的魄力,支持我们实现了从‘0’到‘1’的关键突破。”刘嘉楠告诉记者,2014年,全球首座并网发电的非补燃压缩空气储能试验电站——芜湖500千瓦非补燃压缩空气储能工业试验电站顺利投运,验证了这项新技术的可行性。在此期间,芜湖市政府不仅提供了“真金白银”的政策支持,还积极协调场地、外部资源等相关环节,为电站建设开辟“绿色通道”,全力保障试验电站的顺利建成。
近年来,在“双碳”战略的推动下,我国风电、光伏等新能源装机容量持续增长。作为支撑新能源并网的“最佳拍档”,新型压缩空气储能电站正受到越来越多的关注。
“像风能和太阳能,这都属于‘看天吃饭’。风不是一直刮,太阳一下山,电也就没了,非常不稳定。所以建储能电站就成了我们必须得做的一件事。”刘嘉楠介绍,储能方式有压缩空气储能、锂电储能、抽水蓄能等多种,而压缩空气储能技术因其高效稳定、容量大、发电时间长、环境友好等优势,成为支撑高比例新能源接入新型电力系统的最有效方式之一。“比如,它比锂电储能安全,规模大;比抽水蓄能建设周期短,一两年能建好,全生命周期的度电成本与抽水蓄能相近。”
佑赛科技在新能源资源富集的西北地区拓展布局。今年,公司建成了全球首个适用于高寒地区的宽滑压压缩空气储能电站,同时启动了全球目前容量最大的百万千瓦级压缩空气储能电站的设计与建设工作。目前佑赛科技已具备工艺研发、设备研制、系统集成、工程建设、电站运营全链条能力,是国内压缩空气储能领域的领军企业。
“面对长时、大容量储能的需求,目前有多种技术路径在探索。但压缩空气储能是已被验证的商业化路径清晰且投资回报确定性强的技术路线,所以我们认定它是未来最重要的机遇之一。” 刘嘉楠信心十足,“为此我们立下了一个明确的目标:五年,一百座电站,遍布全国。”(图片由采访对象提供)