點擊進入峰會直播專題：儲能國際峰會暨展覽會2018

　　4月2-4日，“儲能國際峰會暨展覽會2018（ESIE 2018）”在北京國家會議中心舉行。中科院工程熱物理研究所副所長陳海生在主題論壇上做演講。以下是演講內容：

    中科院工程熱物理研究所副所長 陳海生：

    我主要匯報以下壓縮空氣儲能方面的研究進展，主要匯報四個方面的內容，首先是背景。我們知道剛才同樣一個片子已經給大家匯報儲能具有戰略需求，已經影響到我們生活的方方面面，儲能無處不在，壓縮空氣儲能在所有的儲能技術當中是一個儲能主要的發展方向，傳統壓縮空氣儲能在用電低谷的時候壓縮空氣，空氣通過壓縮器壓縮，在用電高峰的時候高壓空氣釋放，同燃料燃燒后法典，規模大，單位成本低，壽命長，儲能周期不受限制，傳統的壓縮空氣儲能存在三個缺點，一個依賴于大型的儲機洞穴，特別不適合中國這種缺油少氣的國家。第二個由于系統沒有優化，系統效率比較低，特別高效率的和平電池性能比較低，我們總體的發展方向，所謂的先進的壓縮空氣儲能，就是要解決這三個問題，一個在采用高效的壓縮、膨脹、儲冷儲熱等等。利用高壓存儲替代儲機洞穴。

    但是，在過程當中，我們也發現了壓縮空氣儲能有很多的科學問題，解決這個問題，首先它的過程比較復雜，第二個它的壓縮機膨脹機內部流動非常復雜，要研究它的內部流動和損失機理。第三個儲冷儲熱和換熱比較復雜，研究他的流動、傳熱和儲熱的特性和機理。我們在過去將近15年，16年的時間一直致力于這方面的研究。首先系統，我們可以看到，它的系統非常復雜，傳統的壓縮空氣儲能系統并不形成封閉的系統的熱力循環，因此和傳統的系統不一樣。第二，它是一個多個壓縮膨脹，儲冷儲熱，整個系統非線性耦合。第三個非穩態的運行，因此迫切需要解決它的問題。主要我們總體的思路，首先是建立針對壓縮空氣儲能的熱力學的分析方法，在此基礎上研究他的能量傳遞和耦合機理，再研究它的動態的特性按，還有額定狀態和非額定狀態電工況運行策略。

    首先我們研發了一種方法，主要針對儲熱，儲冷，建立新方法，通過它詳細的研究了壓縮空氣儲能系統的過程，并得到損失的機理，它的壓縮黑線的過程當中如果越接近，說明系統效率越高。在此基礎上我們得到了它的系統損失效率的關系式，并做出了涌流圖，以此為基礎進行了優化，這是我們優化前后紅線和黑線的距離大幅度的接近，使系統效率可以提高9.2個百分點，我們開展了動態壓縮空氣儲能，他運行工況主要考慮他的容腔效應，我們研究了壓縮、存儲，能量輸出、輸入，整個過程的損失機理，并以此為基礎進一步優化壓縮空氣儲能的系統。第二個壓縮空氣儲能，壓縮機和膨脹機內部壓力非常高，比傳統的高壓，牽扯到多級變工況，和流動和耦合，這是壓縮空氣儲能的工作范圍，可以看到它的工作范圍不同，帶來了高壓，多級等等方面的挑戰。我們總體思路先研究單級的壓縮空氣儲能系統內部的流動，第二個研究單級壓縮空氣儲能系統，最后多級，循序漸進，一步一步的開展研究，首先研究壓縮機膨脹機，從低復合到中等復合一直到高復合整個內部的流動，漩渦結構，損失機理，或者通道漩渦，間隙渦，或者流動的機理，在此基礎上得到他損失的機理，在此基礎上研究單級動頁和靜頁之間的相互作用，或者他的損失的特性，并研究不同的額定工況和大流量小流量的情況下內部流動和損失機理，為我們進一步優化他的變工況性提供了基礎。有研究了多級的壓縮機，膨脹機以及換熱器，利用多孔介質研究他的換熱器，研究流動和換熱之間相互的影響和多級匹配，為我們下一步提高效率和改進能夠提供基礎。

    在機理研究的基礎上，將機理研究基礎融入整個設計當中，獲得他的設計和結果。第三個科學問題，流動和傳熱和儲熱的特性，壓縮空氣儲能牽扯到一個壓力很高，高壓，低溫，甚至超臨界的狀態，流動特性變化非常大，系統研究難度很大。另外流動和傳熱相互耦合。還有長期工作在非穩定的狀態對我們的研究提出很高的要求，我們的總體思路研究蓄熱和傳導介質本身的特性，超臨界特性，高壓特性，低壓特性，第二研究傳熱介質和徐蓄熱介質內在機理，在此基礎上研究宏觀的動態特性。

    首先我們研究了自由流動情況下，從空氣流過它的蓄熱介質，獲得它的不同流向，不同壓力的情況下，我們發現高壓的情況下原來的強制對流有可能變成混合對流，但是壓力對它的影響非常大。

    我們又研究了相互的作用，測量了表面和內部的流動還有溫度的特性，得出了換熱系數的特征關系式，并用于指導我們的設計，研究了系統。為我們下一步進一步的優化提供了基礎和指導。

    在此基礎上，我們在基礎研究的基礎上，基礎研究的成果納入整個設計體系，設計軟件、實驗、測量以及部件的性能實實驗的基礎上，體系里面，建成了壓縮空氣儲能的關鍵技術的研發平臺和設計體系。我們在此基礎上進行了系統的集成和示范，主要是在2013年我們完成了1.5兆瓦壓縮空氣儲能系統的示范，系統效率達到51%，這個已經完成了4000多個小時，各種各樣的實驗，這是我們的情況，這是在廊坊的情況。還有我們在2016年完成了首個10兆瓦的示范，這個是在貴州，我們的壓縮機，這是膨脹機的情況，這是系統的廠房，系統效率達到60%左右，已經完成了一千個小時，這個也得到了中科院以及企業的支持，目前正在開展這方面的工作。

    主要是把壓縮空氣儲能，把系統的規模進一步做大，成本降低30%，效率提高10%。壓縮空氣儲能目前的情況，效率可以做到50%，一兆瓦的情況可以做到50到55，10兆瓦可以做到60左右，百趙兆瓦我們希望能夠做到65%到70%。最后感謝科技部，牛頓基金等等對我們項目的支持。謝謝大家！