空气“充电宝”

如果手机没电了，我们可以用充电宝为手机充电，可如果整个电网没电了，该怎么办呢？这时候，就需要一种特殊的“空气‘充电宝’”——压缩空气储能技术。

2024年4月30日，由中国科学院研发的国际首套300兆瓦先进压缩空气储能国家示范电站，在山东省肥城市首次并网发电成功。这标志着我国拥有了世界上规模最大、效率最高、性能最优、成本最低的新型压缩空气储能电站。

[“空气‘充电宝’”的诞生]

压缩空气储能（Compressed-Air Energy Storage，简称CAES）是一种利用空气作为能量介质的储能技术，它分为储能和释能两个基本工作过程。储能过程可以这么想象：你有一个气球，当你吹气进去时，气球会膨胀，气球内部就储存了你吹进去的能量。在压缩空气储能中，当电网有多余的电能时，这些电能会被用来驱动压缩机，将空气压缩到高压状态。而压缩后的空气被储存在一个密封的地下洞穴或者容器中，就像把气球的气储存起来一样。当需要使用这些储存的能量时，就像给气球放气一样，储存的高压空气会被释放出来。释放的高压空气通过一个热交换器加热，增加其温度和能量。加热后的高压空气推动涡轮机旋转，产生电力，就像气球放气时推动小车前进一样。这个过程中产生的电力可以被输送到电网中，供人们使用。简单来说，压缩空气储能就像是一个大型的“气球”，在电能充足时储存能量，在需要时释放能量，转换为电能供人们使用。可以说，压缩空气储能技术就像是给电网安装了一台大型“充电宝”。

与锂电池、抽水蓄能等其他储能技术相比，压缩空气储能具有几大优势：规模大、寿命长、成本低（建设和维护成本相对较低）、清洁无污染（使用过程中不会产生污染物）。

压缩空气储能技术的概念早在1949年就在美国出现了，德国和美国分别于1978年和1991年建成并投入使用压缩空气储能电站，这两座储能电站均运行至今。虽然压缩空气储能世界各国都有布局，但并非热门，原因在于传统压缩空气储能技术存在效率不高的缺点。德、美两国储能电站的效率分别仅为42%和54%。也就是说，存进去1度电，只能放出来大约0.5度电，另外0.5度电在存、放的过程中被消耗了。而且，传统压缩空气储能装置必须依赖天然气提供热源。

这两个缺点在油气资源丰富的国家尚可接受，但放到“缺油少气”的中国，无疑是致命短板。

[中国让CAES技术大放异彩]

要从根本上突破这两大技术瓶颈、在中国走通压缩空气储能这条路，显然不能仅依靠跟踪、模仿和改进，必须来一场彻底的技术创新。

中国科学家们对传统压缩空气储能技术进行了根本性的创新——不再依赖天然气作为热源，而是利用压缩过程中产生的热量，这大幅提高了储能效率，理论上其效率可达70%以上。

2021年，河北张家口的百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目成功并网，每年可以发电1.32亿度，节约标准煤4.2万吨，减少二氧化碳排放10.9万吨。

随着技术的不断进步，山东肥城的300兆瓦示范电站设计效率达到了72.1%，如何理解这一数值呢？300兆瓦可以为20万～30万户居民提供电力保障，而72.1%的设计效率意味着它在转换能量时的损耗非常低。研究人员表示，该电站的运行每年可以节省约18.9万吨标准煤，减少约49万吨二氧化碳排放，对减少温室气体排放、保护环境具有重要意义。

未来，压缩空气储能有望成为更适合中国发电行业的主流技术路线。

压缩空气储能技术的发展，不仅展现了中国科学家们的创新精神和不懈努力，而且为我们的绿色能源梦想提供了强大的技术支持。随着技术的不断成熟和应用，相信在不久的将来，这种清洁、高效的“空气‘充电宝’”将走进千家万户，为我们的美好生活提供更加稳定和清洁的能源保障。

栏目责编：韦 力