如今，太陽能、風能等可再生能源
已成為城市清潔電力的重要來源
但這類能源存在短板
即供應具有不穩定性
白天日照充足時或大風天氣時
太陽能發電量常大幅超過即時需求
而當太陽落山、風力停歇時
電網又會面臨電力供應不足的困境
若有 “超級充電寶” 能儲存多余電力
并按需轉化回電能
便可有效解決這一問題
當前，大規模儲能技術主要有
電池儲能、抽水蓄能和壓縮空氣儲能
但各自存在局限
抽水蓄能受嚴苛的自然條件限制
需考慮上下水庫的地理格局
還易受天氣影響
電池儲能的靈活性有一定優勢
卻面臨使用壽命與成本的雙重困境
壓縮空氣儲能
需制作體積龐大、壁厚驚人的容器
造價成本飆升
且依賴天然鹽穴存儲壓縮空氣的方式
受地理分布限制顯著
難以在全國范圍內普及
這些技術瓶頸讓能源領域不斷追問
是否存在一種新的儲能方式
既能擺脫地理條件的束縛
又兼有體積小巧、成本可控的優勢
中國科學院理化技術研究所王俊杰研究員團隊
經無數日夜攻關找到了解決辦法
團隊最初研究壓縮空氣儲能技術
進而發現了液態空氣儲能技術這條路線
他們思考能否將低溫技術應用到儲能領域
把常溫氣體通過壓縮冷卻到-194℃
使其變成液態空氣來存儲
液態空氣的體積僅為常規氣體的750分之一
能在很小空間內儲存較多能量
通過實驗，能夠直觀感受到
溫度降低對氣體壓力或體積的影響
把氣球放入液氮中
隨著氣球溫度降低
內部空氣降溫液化，氣球逐漸變癟
簡單來說，液態空氣儲能
就是在電網電力過剩時
用過剩電力驅動壓縮機做功
將空氣加壓降溫轉化為液態
依據能量守恒定律
這一過程消耗的“過剩電力”
實際是換了一種能量形式存儲在液態空氣中
當用電高峰來臨時
再將液態空氣升溫并氣化膨脹
推動膨脹機發電
把儲存的能量重新轉化為電能
通過這種方式
可調節電力供需，保障電網穩定運行
液態空氣儲能技術最大的優勢是
不受地理條件限制
通常能“吃粗糧、干細活”
適合建在風光發電廠附近
有利于電網技術發展
其使用的原料是大氣中
取之不盡、用之不竭的常規空氣
整個運行過程中沒有任何污染物排出
運行低碳、環保、可靠、安全且壽命長
在青海格爾木廣袤的戈壁灘上
矗立著一座能源堡壘
這是全球在建規模最大的
60MW/600MWh液態空氣儲能示范項目
擁有完全的自主知識產權
多項核心指標達到世界領先水平
設備自主化率達到了100%
通俗來講，這個儲能電站
一天運行一次
可存儲60萬度電
一年能存儲1.8億度電
可供3萬戶家庭使用一年
整個園區由壓縮膨脹單元、液化單元和儲冷儲熱單元構成
當電網電力過剩時
“過剩電力”會驅動壓縮機
將凈化后的空氣壓縮為高壓高溫空氣
經換熱器降溫冷卻后
這些空氣流入冷箱進行液化處理
液化后的空氣會被儲存在低溫儲罐中
至此完成空氣的液化和存儲
同時，空氣壓縮產生的熱能不會被浪費
會被循環水帶走
以熱水形式存儲在高壓球罐中
這就是液態空氣儲能的“儲能”環節
當用電高峰來臨時
存儲的液態空氣會經過加壓后重新進入冷箱
液態空氣在冷箱中被蓄冷介質加熱氣化
之后送入膨脹機側換熱器
同時，高壓球罐中的熱水
會在換熱器中對空氣進行加熱
加熱后形成的高壓高溫空氣
在膨脹機中膨脹做功
帶動發電機發電
通過這樣的過程
成功將能量轉換成電能
送入電網，這就是“釋能”環節
智能控制中心
是整個電站的神經中樞和智慧大腦
在這里，能夠實時監控
上百套設備和數千個工藝參數
通過3D建模和數字化仿真
大屏全景呈現空氣從被壓縮、冷卻到液化
再到復溫發電的每一步流程
自動化控制讓整個儲能系統
運行既安全又高效
同時，控制系統還會從現場
反饋成千上百條數據
這些設備在操作人員
和智慧大腦的控制下相互配合
最終實現整個液態空氣儲能電站的
高效充電和發電
這項技術的應用前景
遠不止于儲存電能
液態空氣儲能技術的整個能量轉化過程
涉及冷、熱、氣、電四個環節
它可以與這四個環節進行耦合
例如，在我國東南沿海
有一大批LNG接收站
在將LNG變成常溫時
需要用海水來加熱
這部分冷能實際是未被利用而浪費的能源
如果將LNG接收站的冷能與液態空氣儲能耦合
整個液態空氣儲能的效率會得到大大提升
此外，在工業場景中
很多工廠會產生大量未被利用的余熱、廢熱
若把這些余熱與液態空氣儲能相結合
整個發電效率會很高
能提高能源利用效率
液態空氣儲能不僅能輸出電
還可以輸出蒸汽
憑借這一特性
可以為工廠建立一個新型的能源系統
與冷能、熱能的耦合
為工業園區提供綜合能源服務
液態空氣儲能技術正展現出越來越多的可能性
隨著液態空氣儲能技術的不斷成熟和發展
它將在全球能源舞臺上扮演更為重要的角色
液態空氣儲能技術是推動我國能源轉型
實現“雙碳”目標的重要支柱
同時，它也將為全球能源可持續發展
貢獻中國智慧與中國方案
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