【中国科学院杰出科技成就奖】“0到1”突破 久久为功研发先进压缩空气储能技术
中国网/中国发展门户网讯 (记者 王振红) 1月16日,2024年度中国科学院杰出科技成就奖颁奖仪式在京举行,“大规模压缩空气储能新技术与应用”成果获技术发明奖。
图为中国科学院工程热物理研究所所长、中国能源研究会储能专委会主任委员 陈海生。王振红摄
中国科学院工程热物理研究所所长、中国能源研究会储能专委会主任委员陈海生表示,“项目成果获得中国科学院杰出科技成就奖,我们非常荣幸,这是对团队在压缩空气储能技术领域所做贡献的充分肯定。”
基本路径:可再生能源+储能
研究团队发明了不使用化石燃料、不依赖地理条件的先进压缩空气储能新原理系统,首次提出了“过程对应-参数匹配”设计理论,突破了全工况设计与调控技术;突破了宽工况压缩机和高负荷膨胀机技术,发明了多型号宽工况压缩机和高负荷膨胀机;突破了超临界蓄热(冷)换热器技术,发明了“内保温外承压”“多流程紧凑式”等新型结构蓄热(冷)换热器;建成了国际首套10MW、100MW和300MW示范系统,性能屡创国际记录,孵化了国际首个该领域独角兽企业,取得了显著的经济效益。
图为300MW先进压缩空气储能商业示范电站,中国科学院工程热物理研究所供图。
陈海生解释说,原来的电力系统运行主要是火电,火电是可控的电,发电端是可控的,但是用户端是波动的。通过调节发电端来适应用户端,以此实现一个动态的平衡,保障整个电力系统安全稳定运行。“电力系统100多年来都是这样运行的,整个电力系统就是建立在动态平衡的基础上,是以可控的化石能源主要是火电为基础建立的电力系统。但是随着‘双碳’战略的实施,可再生能源大规模发展,人们对美好生活的向往,特别是对空气环境质量等要求的提高,对污染物的控制,目前我国可再生能源发电总装机占比已经超过50%。”
图为高负荷膨胀机,中国科学院工程热物理研究所供图。
“目前中国的能源体系或者能源结构面临着重大转型,未来的发展大家比较公认的就是‘可再生能源+储能’,这是一个基本路径。”陈海生表示,变革有两个基本的抓手:一个是大力发展可再生能源,一个是大力发展储能,储能是能源革命的关键支撑技术,也是“双碳”战略关键技术。
发展方向:大规模、高效率、低成本
回顾近20年的研发历程,陈海生感触最深的是“坚持”和“专注”。他表示,压缩空气储能是典型的多学科交叉的系统工程,从原理创新、到关键技术突破、再到核心装备研制和系统集成应用,不是一蹴而就的,需要克服各种困难和挑战,需要在逆境中不放弃。“水滴石穿,贵在坚持,团队正是通过坚守初心和勤奋努力,抓住了机会,才得以实现梦想和目标。同时,人的精力都是有限的,所以目标一定要有限,只有把有限的精力、有限的时间、有限的资源专注到有限的目标上,排除干扰,抵制诱惑,持之以恒地不懈奋斗,才能做出更好的成绩。这也是我们团队成立之初就坚持的基本理念:理想、专注、坚持、创新。”陈海生说,20余年来我们团队就专注于压缩空气储能技术一件事,从1.5兆瓦示范,到10兆瓦,到100兆瓦,到300兆瓦,再到600兆瓦,一步一个台阶,积小成为大成。
图为宽负荷压缩机,中国科学院工程热物理研究所供图。
谈及未来的研究计划,陈海生表示,压缩空气储能技术向大规模、高效率、低成本方向发展,包括系统的单机规模向大功率大容量发展,技术创新促进系统效率进一步提升,产业化发展促进成本进一步降低。“未来,我们将进一步研发更大规模、更高效率、更低成本的压缩空气储能技术,如600兆瓦级先进压缩空气储能技术,促进压缩空气储能产业化高质量发展。”
人才基石:压担子、挑大梁、担重任
科技创新靠人才,人才培养靠教育。陈海生介绍说,团队在教育科技人才一体化培养方面总结了一套经验。首先,注重教育和科技有机结合。在保证专业课教育同时,鼓励参与科研项目,利用科研项目巩固教育知识的掌握,同时利用教育知识推动科研项目进展。其次,建立了开放的学习和研究环境,定期组织学术交流和培训,加强人才教育,提高科技创新能力。此外,积极与国内外高校和研究机构合作,开展联合培养项目,促进人才教育和科技创新协同发展。
图为先进压缩空气储能模型展示。王振红摄
“20年来,团队经历了从0-1,从小课题组到大团队的发展过程,我们非常重视青年科研人员的培养,采取了多项举措。”陈海生说,首先是给条件,为他们提供良好的学习和研究环境,提供最好的试验平台;其次是给机会,给年轻人舞台,鼓励他们参与实际项目,积累经验;第三,也是更重要的,给青年科研人员压担子,年轻人成长需要早挑大梁,早担重任,在重要项目中,鼓励年轻人做项目经理,当总师,发挥大作用。此外,我们通过交叉组织项目专题会和学术交流会,一方面拓宽视野,紧跟前沿技术,提升学术水平;另一方面深入一线,扎进现场,提高解决实际问题的能力,把论文写在祖国大地上。
图为 100MW先进压缩空气储能商业示范电站,中国科学院工程热物理研究所供图。