张北县百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目运维人员从球状蓄冷、蓄热罐旁走过。河北日报通讯员吴孟忱摄
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空气还能存电发电？已于2022年9月30日顺利并网发电的张北县百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目，将这件看似不可思议的事情变成了现实。
近日，笔者走进位于张家口坝上的张北县百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目厂区，映入眼帘的是多个长约40米的储蓄罐相互连接、依次排开。“这是储存压缩空气的地方，相当于抽水蓄能的水库。”项目办公室工作人员王京京说，项目建有地上和地下储气库，库存量达到10万立方米。
利用身边无处不在的空气，为电网打造“充电宝”。项目技术人员索文辉告诉笔者，压缩空气储能基本原理其实很简单，就是用弃风、弃光或者用电低谷的富余电能，通过电动机带动压缩机做功，把常压空气压缩成高压空气，将它存储在储气装置中，然后在用电高峰时释放高压空气驱动膨胀机并带动发电机发电。
张北县百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目，由中国科学院工程热物理研究所提供技术支持，张北巨人能源有限公司投资建设，中储国能（北京）技术有限公司提供核心设备。项目总规模为100MW/400MWh，是国家可再生能源示范区示范项目和省重点项目，也是世界首座百兆瓦先进压缩空气储能电站，每年可发电1.32亿千瓦时以上，能够在用电高峰时为约5万用户提供电力保障，为稳定电力供应、发展新能源发电、提高电力系统效率和经济性起到重要支撑作用。
省委经济工作会议提出，“构建稳定可靠、多能互补的能源格局”。张家口是国家级可再生能源示范区，张北有着丰富的风能、太阳能等新能源发电资源，然而风力、光伏发电具有“看天吃饭”的特性，容易导致电力供应出现波动。索文辉说，储能系统相当于“蓄水池”，可以把不稳定的新能源电能转化为稳定、可控的优质电能，同时实现电力调峰、调相、调频、旋转备用、应急响应、黑启动等储能服务，提升电力系统效率、稳定性、安全性。
空气一压一放，似乎并不复杂，不过张北县百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目的技术团队却克服了不少前所未有的挑战。为实现新型储能技术的规模化应用，项目技术团队先后攻克了宽负荷压缩机、高负荷膨胀机、高效紧凑式蓄热换热器等关键技术，从而保障了储能系统整体效率。
在厂房的外侧有两个巨型球状蓄冷、蓄热罐。银色的罐体，在阳光的照耀下，闪闪发亮。“传统压缩空气储能系统通过燃烧化石燃料提供热源。我们通过研发先进压缩空气储能技术，突破了这一弊端。”索文辉说，他们首先在空气压缩的过程中，通过换热器将压缩机的压缩热交换、回收，再在蓄热器当中存储起来。在发电的时候，膨胀机再通过蓄热器回收热量，从而摆脱对化石燃料的依赖。
储能系统车间内布置着很多管道和容器，乍一看感觉像进入了化工厂，运行维护人员张秀林与同事正忙着检查设备运行状态。据他介绍，系统工作过程只是空气压放的物理过程，没有化学反应，也就没有需要排弃的废物，真正实现了绿色清洁无污染。
在能量转换过程中，电能难免会有损耗。“我们项目的设计工况效率达70%。通俗来讲，就是设计工况下，‘存10度电，发7度电’，这一水平在国际居于领先地位。”索文辉表示，该项目应用的先进压缩空气储能技术2022年获得第49届日内瓦国际发明展金奖，是目前国际上规模最大、性能最优的先进压缩空气储能电站，获得第六届国际储能创新大赛“2022评委会大奖”等殊荣。
张北县百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目建成，可配合风电、光伏、区域电网等联合运行，形成大规模储能系统运行新模式。“系统规模越大、储能容量越高，系统的效率就越高，随之单位成本越低、经济性越好。”在索文辉看来，张北县百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目的示范引领作用正在显现，随着压缩空气储能产业化进程的提速，对于促进能源绿色转型、保障能源安全、促进能源高质量发展、实现“双碳”目标和构建新型电力系统，具有重要意义。 （河北日报记者 郭晓通 通讯员 宋海鑫）
