在能源革命與數(shù)字革命深度融合的今天,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)成為衡量國(guó)家能源競(jìng)爭(zhēng)力的核心指標(biāo)之一。壓縮空氣儲(chǔ)能(CAES)因高功率、大能量、深調(diào)峰、強(qiáng)構(gòu)網(wǎng)、高安全性、長(zhǎng)壽命、選址靈活和建設(shè)周期短等突出特點(diǎn),被公認(rèn)為唯一能與抽水蓄能相媲美的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。相較于太陽(yáng)能電池儲(chǔ)能,其更適配長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求,能有效破解可再生能源并網(wǎng)消納等關(guān)鍵難題,具備廣闊應(yīng)用前景和開發(fā)潛力,已成為支撐我國(guó)新型電力系統(tǒng)建設(shè)、實(shí)現(xiàn)清潔能源與氣候變化目標(biāo)的核心支撐技術(shù)。
技術(shù)迭代:系統(tǒng)集成構(gòu)建電網(wǎng)協(xié)同新生態(tài)
多機(jī)組串聯(lián)解耦控制、一鍵全自動(dòng)啟停、模塊化集群設(shè)計(jì)、數(shù)字孿生與流程仿真、智能調(diào)度等一系列關(guān)鍵技術(shù),不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)行業(yè)空白,更使我國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,為國(guó)家能源安全和產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供了核心支撐。
其中,基于數(shù)字孿生的CAES系統(tǒng)實(shí)時(shí)優(yōu)化平臺(tái),通過故障注入與模擬仿真功能提前預(yù)判設(shè)備及電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn),快速響應(yīng)電網(wǎng)需求,將核心業(yè)務(wù)中斷時(shí)間縮短至分鐘級(jí),為電網(wǎng)極端工況穩(wěn)定運(yùn)行筑牢防線,極大地增強(qiáng)了電網(wǎng)可靠性。面向可再生能源波動(dòng)的CAES智能調(diào)度控制系統(tǒng),精準(zhǔn)匹配風(fēng)電、光伏間歇性出力特性,有效提升可再生能源消納率,破解了可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)技術(shù)瓶頸。
工業(yè)離心壓縮機(jī)多機(jī)組串聯(lián)協(xié)調(diào)解耦控制系統(tǒng),攻克多機(jī)組協(xié)同性差的難題,將電-電轉(zhuǎn)換效率提升至70%以上,推動(dòng)了絕熱型齒輪增速壓縮機(jī)組達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平?;贑CS的多設(shè)備協(xié)同一鍵啟??刂葡到y(tǒng),將系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間從傳統(tǒng)6小時(shí)壓縮至0.5小時(shí),填補(bǔ)了火電降速帶來的靈活調(diào)節(jié)資源空白。模塊化集群空氣壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)突破地質(zhì)條件限制,可靈活部署于全國(guó)各地,為“西電東送”“北電南用”能源戰(zhàn)略提供了技術(shù)支撐。
這些技術(shù)的原創(chuàng)貢獻(xiàn)者蘇暢,牽頭構(gòu)建起從設(shè)備控制、系統(tǒng)集成到虛擬仿真、實(shí)際運(yùn)維的電網(wǎng)協(xié)同新生態(tài),既解決了CAES關(guān)鍵技術(shù)卡點(diǎn),實(shí)現(xiàn)“降本、增效、提速”目標(biāo),同時(shí)也為行業(yè)發(fā)展培養(yǎng)了更多高技術(shù)專業(yè)人才,有力助推國(guó)家能源戰(zhàn)略落地見效。這些技術(shù)成果,已快速轉(zhuǎn)化應(yīng)用于一系列國(guó)家級(jí)示范項(xiàng)目,以顯著的實(shí)際成效驗(yàn)證了技術(shù)的廣泛適配性,推動(dòng)了中國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,重塑著長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)新格局。
項(xiàng)目示范:技術(shù)落地驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)規(guī)?;l(fā)展
江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目采用天然鹽穴儲(chǔ)氣方案,首創(chuàng)多機(jī)組串聯(lián)協(xié)調(diào)解耦控制系統(tǒng),并集成了一鍵啟停、全流程智能仿真控制等核心技術(shù),攻克了世界上參數(shù)最高的離心壓縮機(jī)組協(xié)同運(yùn)行控制難題。該技術(shù)不僅大幅降低了壓縮機(jī)組運(yùn)行成本,還顯著提升了系統(tǒng)電-電轉(zhuǎn)換效率,較美國(guó)傳統(tǒng)補(bǔ)燃式CAES電站效率提升超8個(gè)百分點(diǎn),徹底打破了國(guó)外在高參數(shù)壓縮機(jī)組控制解決方案與系統(tǒng)集成方面的技術(shù)壟斷,更開啟了中國(guó)CAES規(guī)?;⑸虡I(yè)化發(fā)展之路。蘇暢作為核心貢獻(xiàn)者之一榮獲“機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)”“全國(guó)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量創(chuàng)新大賽金獎(jiǎng)”等國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。
內(nèi)蒙古烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化項(xiàng)目則采用地面儲(chǔ)氣罐方案、模塊化集群空氣壓縮儲(chǔ)能技術(shù),搭配先進(jìn)壓縮機(jī)組控制技術(shù)及國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)模擬綜合仿真平臺(tái),通過“儲(chǔ)”的柔性調(diào)節(jié)能力,彌補(bǔ)“源”的間歇性缺陷、強(qiáng)化“網(wǎng)”的承載能力、適配“荷”的多元需求,既提升了系統(tǒng)靈活性和調(diào)度能力,成功適配可再生能源頻繁波動(dòng)場(chǎng)景,又以百萬(wàn)千瓦級(jí)并網(wǎng)仿真能力支撐其規(guī)?;{與電網(wǎng)深度協(xié)同,最終實(shí)現(xiàn)三大核心優(yōu)勢(shì):一是提升可再生能源消納率,避免電力浪費(fèi);二是增強(qiáng)電網(wǎng)韌性,降低停電風(fēng)險(xiǎn);三是優(yōu)化能源資源配置,減少對(duì)傳統(tǒng)調(diào)峰電源的依賴,為構(gòu)建以可再生能源為主體的新型電力系統(tǒng)提供了可復(fù)制、可推廣的技術(shù)范式。
青海格爾木60MW液態(tài)空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目應(yīng)用定制化壓縮機(jī)組與一鍵啟停技術(shù),搭載流程仿真與數(shù)字孿生平臺(tái),單次儲(chǔ)能可連續(xù)放電10小時(shí),全年輸電量約1.8億度,運(yùn)營(yíng)成本大幅降低,儲(chǔ)能效率較行業(yè)平均水平提升3-5個(gè)百分點(diǎn),成為全球液態(tài)空氣儲(chǔ)能標(biāo)桿。江蘇國(guó)信蘇鹽2×250MW CAES項(xiàng)目集成多機(jī)組協(xié)同控制與熔融鹽儲(chǔ)熱技術(shù),系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率達(dá)71%以上,刷新國(guó)內(nèi)紀(jì)錄。設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)90%以上,年發(fā)電量7.9億千瓦時(shí),每年減碳60萬(wàn)噸,為大規(guī)模項(xiàng)目商業(yè)化推廣提供了成熟范本。
此外,在山東肥城,依托地下鹽穴資源建成的百兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站,實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能系統(tǒng)與煤礦余熱利用的深度耦合,進(jìn)一步拓寬了CAES技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景;甘肅定西市通渭縣還創(chuàng)新性地打造了壓縮空氣+鋰電池組合式網(wǎng)側(cè)共享儲(chǔ)能電站,通過兩種儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)峰的精準(zhǔn)響應(yīng)與高效運(yùn)行,等等,這些都為我國(guó)新型儲(chǔ)能技術(shù)的多元化發(fā)展、規(guī)?;涞靥峁┝素S富的實(shí)踐樣本,也為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)筑牢了技術(shù)根基。
結(jié)語(yǔ):
展望未來,持續(xù)推進(jìn)CAES技術(shù)迭代與國(guó)際推廣,聚焦低能耗控制與系統(tǒng)集成創(chuàng)新,助力長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能規(guī)?;?、商業(yè)化發(fā)展;同時(shí)深化全球技術(shù)交流,構(gòu)建本土產(chǎn)業(yè)生態(tài)與人才體系,以中國(guó)技術(shù)賦能全球能源安全,為應(yīng)對(duì)氣候變化、實(shí)現(xiàn)凈零排放貢獻(xiàn)中國(guó)智慧,將是我國(guó)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心方向。
責(zé)任編輯: 江曉蓓