空氣變身綠能“超級(jí)充電寶”？

【Infralog網(wǎng)1月2日?qǐng)?bào)道】

將可再生能源儲(chǔ)存在液態(tài)空氣罐中的構(gòu)想，自2019年英國海視電力公司（Highview Power）提議在美國佛蒙特州建設(shè)一座此類設(shè)施以來，便一直在受到清潔能源科技媒體CleanTechnica的關(guān)注。該項(xiàng)目雖未實(shí)現(xiàn)，但對(duì)基于空氣的長時(shí)間儲(chǔ)能技術(shù)的追求并未停止。海視電力公司仍在運(yùn)營，并轉(zhuǎn)向了更廣闊的發(fā)展前景。而如今，中國國有企業(yè)中國綠色發(fā)展投資集團(tuán)也已加入了該行動(dòng)中，其規(guī)劃儲(chǔ)能規(guī)模達(dá)60兆瓦，持續(xù)時(shí)長達(dá)10小時(shí)。

液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)軍戈壁荒漠

為何液態(tài)空氣儲(chǔ)能的夢(mèng)想始終不滅？這是個(gè)值得探討的問題，而“10小時(shí)儲(chǔ)能時(shí)長”正是答案所在。目前，鋰離子電池雖已廣泛應(yīng)用于風(fēng)能和太陽能的存儲(chǔ)，但其單次持續(xù)放電時(shí)間僅為數(shù)小時(shí)，隨后便會(huì)面臨成本攀升瓶頸。這也解釋了為何在公用事業(yè)規(guī)模的儲(chǔ)能領(lǐng)域，鋰電池的占比仍微乎其微。以美國為例，抽水蓄能仍占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，約占全美儲(chǔ)能總裝機(jī)容量的95%。

相較于傳統(tǒng)電池，液態(tài)空氣儲(chǔ)能及其他替代儲(chǔ)能系統(tǒng)能提供更長的持續(xù)放電時(shí)間、更顯著的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、更持久的使用壽命，以及更具本土化特征、地緣政治風(fēng)險(xiǎn)更低的供應(yīng)鏈體系。

中國綠發(fā)集團(tuán)的液態(tài)空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，這個(gè)定位為示范項(xiàng)目的新設(shè)施已基本完成調(diào)試，雖未完全竣工，但已接近就緒。中國綠發(fā)集團(tuán)選擇在本周早些時(shí)候提前對(duì)外公布消息，旨在為在經(jīng)濟(jì)型長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破奠定輿論基礎(chǔ)。

中國國際電視臺(tái)（CGTN）解釋道：“液態(tài)空氣的密度約為常壓空氣的750倍，可在常壓下安全儲(chǔ)存。該設(shè)備使用壽命長且不受地理?xiàng)l件限制，即便在戈壁、高原等極端環(huán)境下也能穩(wěn)定運(yùn)行。”

盡管具體技術(shù)細(xì)節(jié)仍有待深究，但其基本運(yùn)行原理簡明易懂。該項(xiàng)目位于青海省西北部的戈壁城市格爾木，儲(chǔ)能規(guī)模達(dá)60兆瓦/60萬千瓦時(shí)。就近建設(shè)的250兆瓦太陽能電站在電力需求低谷期可為該設(shè)施的壓縮系統(tǒng)提供充足的零排放電力。

中國綠發(fā)集團(tuán)解釋道：“凈化后的空氣被壓縮成高溫高壓氣體，經(jīng)冷卻后輸送至冷箱液化，最終儲(chǔ)存于常壓低溫儲(chǔ)罐中。”這個(gè)過程聽起來需要消耗大量電能，事實(shí)也確實(shí)如此。其目標(biāo)冷卻溫度需達(dá)到零下194攝氏度（約合零下317華氏度）。然而關(guān)鍵之處在于，該系統(tǒng)可利用富余的太陽能電力來驅(qū)動(dòng)這一能耗密集型流程。

當(dāng)用電需求達(dá)到高峰時(shí)，該系統(tǒng)便開始運(yùn)行。液態(tài)空氣吸收壓縮過程中回收的熱量后，轉(zhuǎn)化為足以驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電的高壓氣體。

液態(tài)空氣儲(chǔ)能革命已然來臨

對(duì)于一個(gè)示范項(xiàng)目而言，60兆瓦的裝機(jī)規(guī)?？胺Q雄心勃勃，但開發(fā)商確信，這座被譽(yù)為全球同類型規(guī)模之最的新型“電池”將能按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)10小時(shí)的持續(xù)供電。

這一點(diǎn)仍有待驗(yàn)證。盡管該基礎(chǔ)技術(shù)可追溯至20世紀(jì)70年代，但在21世紀(jì)將其規(guī)模提升至60兆瓦發(fā)電級(jí)別，仍面臨著一系列工程技術(shù)挑戰(zhàn)。

據(jù)中國國際電視臺(tái)介紹，項(xiàng)目開發(fā)商與中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所合作，攻克了包括空氣釋放調(diào)控在內(nèi)的多項(xiàng)技術(shù)難題。報(bào)道稱：“經(jīng)過無數(shù)次測試，團(tuán)隊(duì)突破了超低溫蓄冷梯級(jí)技術(shù)瓶頸，研制出常壓低溫儲(chǔ)存系統(tǒng)，解決了空氣存儲(chǔ)與恒壓釋放這兩大核心挑戰(zhàn)?！?/p>

今年四月，美國麻省理工學(xué)院（MIT）新聞網(wǎng)就曾基于該校未來能源系統(tǒng)中心開發(fā)的新型系統(tǒng)模型，分析了液態(tài)空氣儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)可行性模型。這項(xiàng)技術(shù)能否激發(fā)投資者興趣是當(dāng)前的關(guān)鍵問題，而該研究團(tuán)隊(duì)已給出了自己的答案。

該研究團(tuán)隊(duì)選取了美國18個(gè)地點(diǎn)，并參照8種未來脫碳情景進(jìn)行交叉分析，其評(píng)估基準(zhǔn)設(shè)定為：一個(gè)100兆瓦儲(chǔ)能系統(tǒng)的平準(zhǔn)化存儲(chǔ)成本為60美元/兆瓦時(shí)。

麻省理工學(xué)院新聞網(wǎng)總結(jié)指出：“敏感性分析表明，提供資本支出補(bǔ)貼的政策可使液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)在多地具備經(jīng)濟(jì)可行性。進(jìn)一步測算顯示，使用液態(tài)空氣技術(shù)儲(chǔ)存特定規(guī)模電力的成本，將低于抽水蓄能及鋰離子電池等傳統(tǒng)儲(chǔ)能系統(tǒng)。”

麻省理工學(xué)院新聞網(wǎng)同時(shí)指出，液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)可采用美國市場上已有的標(biāo)準(zhǔn)化組件進(jìn)行組裝。他們特別強(qiáng)調(diào)：“這類系統(tǒng)幾乎可以部署在任何地點(diǎn)，包括靠近其他工業(yè)設(shè)施的區(qū)位。這些工業(yè)過程中產(chǎn)生的余熱或冷能可被液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)回收利用，從而提升其整體能效。”

一個(gè)尤為值得關(guān)注的發(fā)現(xiàn)是，該模型表明，能源效率的進(jìn)一步提升并不會(huì)顯著改變液態(tài)空氣儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。真正能影響其經(jīng)濟(jì)可行性的關(guān)鍵在于資本支出的補(bǔ)貼政策。

英國儲(chǔ)能新動(dòng)態(tài)

海視電力公司并未坐等美國補(bǔ)貼政策落地。該公司早在2011年便率先于英國推出其技術(shù)，八年后，也就是2019年才在美國佛蒙特州進(jìn)行試點(diǎn)探索。2022年，由于英國政府為國內(nèi)一座全面規(guī)模工廠的建設(shè)提供了1000萬英鎊資金支持作為對(duì)英國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的配套補(bǔ)充，海視電力隨即擱置了佛蒙特州的項(xiàng)目建設(shè)計(jì)劃。

若一切按計(jì)劃推進(jìn)，海視電力公司將在2030年前于英國投運(yùn)兩座裝機(jī)容量各為32吉瓦時(shí)的儲(chǔ)能設(shè)施，分別位于蘇格蘭亨特斯頓和林肯郡基靈霍姆。今年九月，該公司宣布英國燃?xì)馀c電力市場辦公室已將這兩個(gè)項(xiàng)目列為符合英國儲(chǔ)能“容量上限與下限”機(jī)制支持條件的合格項(xiàng)目。該機(jī)制通過保障最低收入流為投資者提供穩(wěn)定性。此外，公司正在曼徹斯特卡靈頓建設(shè)一座儲(chǔ)能規(guī)模300兆瓦時(shí)、持續(xù)時(shí)長6小時(shí)的設(shè)施，預(yù)計(jì)將于今年下半年并網(wǎng)運(yùn)行。

海視電力公司解釋道：“這是公司數(shù)十億英鎊長時(shí)儲(chǔ)能計(jì)劃的重大進(jìn)展，意味著這兩個(gè)項(xiàng)目作為容量調(diào)控機(jī)制的一部分，已滿足2030年前投產(chǎn)的基本條件。這也標(biāo)志著項(xiàng)目評(píng)估下一階段的啟動(dòng)。”作為符合資質(zhì)的項(xiàng)目，這兩座設(shè)施將接受英國天然氣與電力市場辦公室（Ofgem）與國家能源系統(tǒng)運(yùn)營商聯(lián)合開展的客戶效益評(píng)估。

海視電力公司預(yù)計(jì)最終決議將于2026年年中作出，相關(guān)進(jìn)展值得持續(xù)關(guān)注。

編譯：高英博（新能源部）

審校：朱芳菲（新能源部）

編輯：高英博（新能源部）