創(chuàng)新的“籌碼”--中國能建數(shù)科集團(tuán)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新記

　　2024年中秋節(jié)前，在被中國能建數(shù)科集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱“數(shù)科集團(tuán)”）習(xí)慣稱為酒泉項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，800多位建設(shè)者沒有過節(jié)的意思，直至深夜，工地依舊一片忙碌。

　　伴隨不時(shí)從地下傳來的工程爆破聲，這里緊張的空氣已經(jīng)持續(xù)了一段時(shí)間。在甘肅酒泉下轄的縣級(jí)市玉門，全球首座300兆瓦人工硐室型壓縮空氣儲(chǔ)能電站，多個(gè)作業(yè)面正在同時(shí)展開：主廠房框架結(jié)構(gòu)封頂，膨脹發(fā)電機(jī)基座、B列壓縮機(jī)一二段基座完成澆筑，水罐區(qū)域三個(gè)儲(chǔ)能熱水罐相繼拼裝、組焊。重要的地下工程爆破開挖作業(yè)，已打通了檢修交通硐、橫向連通硐，而最為關(guān)鍵的地下儲(chǔ)氣庫已經(jīng)開始爆破開挖……

　　數(shù)科集團(tuán)黨委書記、董事長萬明忠形象地說，壓縮空氣儲(chǔ)能“地下決定成敗，地上決定好壞”。隨著后續(xù)各種工程考驗(yàn)，以及人們對(duì)未來成功的期盼，緊繃的精神從未舒緩。

　　開弓沒有回頭箭。對(duì)數(shù)科集團(tuán)而言更是如此。

　　創(chuàng)新的“籃子”

　　數(shù)科集團(tuán)全力突破壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，寄托著企業(yè)在能源轉(zhuǎn)型發(fā)展和科技創(chuàng)新中力求突破的期望。

　　數(shù)科集團(tuán)--這個(gè)由中國能建兩家科技企業(yè)合并而成的公司，近幾年，“真金白銀”“押注”壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化，決心之大、步伐之快，讓人印象深刻，也令整個(gè)行業(yè)感到吃驚。

　　這是一場(chǎng)加速度的賽跑。前不久，湖北應(yīng)城壓縮空氣儲(chǔ)能示范工程剛剛建成，在全球首次將壓縮空氣儲(chǔ)能電站規(guī)模推到300兆瓦級(jí)。目前正在建設(shè)的酒泉項(xiàng)目，同樣是300兆瓦級(jí)，并將挑戰(zhàn)另一個(gè)首創(chuàng)--地下人工硐室型壓縮空氣儲(chǔ)能。兩個(gè)首臺(tái)套，讓數(shù)科集團(tuán)處于該領(lǐng)域第一梯隊(duì)位置。

　　當(dāng)前，全球能源領(lǐng)域正處在深度化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型之中，中國的表現(xiàn)尤為搶眼。截至2024年6月底，全國全口徑發(fā)電裝機(jī)容量30.7億千瓦，其中并網(wǎng)風(fēng)電和太陽能發(fā)電合計(jì)裝機(jī)達(dá)到11.8億千瓦，合計(jì)占比超過38%，首次超過煤電裝機(jī)規(guī)模。

　　據(jù)多家權(quán)威機(jī)構(gòu)測(cè)算，2020年至2060年，中國基于可再生能源的發(fā)電量將激增7倍，風(fēng)電和太陽能光伏發(fā)電將成為主導(dǎo)力量，占比高達(dá)80%，以風(fēng)、光為代表的新能源電源，未來將成為電力裝機(jī)主力。儲(chǔ)能也將隨之展開，以緩解新能源“隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性”問題。

　　儲(chǔ)能技術(shù)路線包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能，以及機(jī)械能儲(chǔ)能等方向。其中，壓縮空氣儲(chǔ)能是一種新型長時(shí)物理儲(chǔ)能技術(shù)。儲(chǔ)能時(shí)，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)將空氣壓縮并儲(chǔ)存于儲(chǔ)氣裝置中；釋能時(shí)，高壓空氣從儲(chǔ)氣裝置中釋放，進(jìn)入空氣透平膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，輸出電能。

　　“如果將風(fēng)光為代表的新能源發(fā)電比作一路奔馳向前的駿馬，那么儲(chǔ)能就是駕馭這匹烈馬的韁繩。”數(shù)科集團(tuán)總經(jīng)濟(jì)師李軍介紹，自2019年底公司選擇進(jìn)入這條賽道，大體已經(jīng)歷五個(gè)階段。

　　李軍將前四個(gè)階段描述為“探索、定向、聚焦、攻堅(jiān)”，確定將壓縮空氣儲(chǔ)能工程化作為重點(diǎn)，并以應(yīng)城項(xiàng)目建設(shè)為標(biāo)志，創(chuàng)造性地加快取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

　　現(xiàn)在正處在第五個(gè)階段。如何概括這個(gè)階段，李軍坦陳：“我想了好多詞，還沒想到太合適的?？梢越泄奈璧碾A段，應(yīng)城項(xiàng)目的建成確實(shí)是個(gè)巨大鼓舞。但又覺得不全面，其實(shí)還有一個(gè)面臨挑戰(zhàn)和困難的問題，這個(gè)階段還在過程中。”

　　中國能建壓縮空氣儲(chǔ)能業(yè)務(wù)“第一人”萬明忠悄悄從系統(tǒng)內(nèi)“挖人”干這個(gè)事業(yè)，李軍算是首批團(tuán)隊(duì)成員之一，來自中國能建設(shè)計(jì)板塊?！拔乙?fù)責(zé)項(xiàng)目前期策劃與組織，對(duì)接政府與內(nèi)外部單位，孵化項(xiàng)目前期。”

　　作為既定戰(zhàn)略，數(shù)科集團(tuán)立志成為壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的持有者、主導(dǎo)者和領(lǐng)先者，并得到中國能建全力支持。除壓縮空氣儲(chǔ)能外，中國能建下屬還有多個(gè)企業(yè)，正在化學(xué)儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能等方向發(fā)力。

　　更多介入原創(chuàng)、前沿技術(shù)開發(fā)，孵化于一個(gè)“創(chuàng)新的籃子”，從一個(gè)側(cè)面反映出中國能建從集團(tuán)到成員企業(yè)對(duì)轉(zhuǎn)型的一致追求。對(duì)這類以“工程實(shí)現(xiàn)能力”作為本質(zhì)的企業(yè)來說，這無疑是一條創(chuàng)新之路，是關(guān)于企業(yè)如何成為創(chuàng)新主體的“新注解”，他們又將拿出怎樣的“籌碼”？

　　應(yīng)城“大考”

　　作為一個(gè)典型的工程技術(shù)主導(dǎo)型企業(yè)，數(shù)科集團(tuán)活躍著一批典型的“理工男”，應(yīng)城項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李峻就是其中之一。初次見面，是在從武漢去應(yīng)城的路上，幾乎沒有任何寒暄，一上車，李峻就滔滔不絕地介紹起壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的前世今生。

　　應(yīng)城項(xiàng)目屬于鹽穴型壓縮空氣儲(chǔ)能，分為地面工藝系統(tǒng)和地下儲(chǔ)氣庫兩大系統(tǒng)，中間通過8口井相連。按照李峻的描述：“這個(gè)地下500米的儲(chǔ)氣庫就好比一個(gè)輪胎，大地是它的外胎，密閉的鹽穴本體是內(nèi)胎，地下地上的連接井，相當(dāng)于氣門芯，工藝要求很高?！?/p>

　　科研是先導(dǎo)。在應(yīng)城項(xiàng)目開始建設(shè)前，數(shù)科集團(tuán)已經(jīng)做了大量研究工作，并組建了一支團(tuán)隊(duì)。萬明忠?guī)ш?duì)，提煉出兩個(gè)科學(xué)問題，一是空氣壓縮過程中，如何實(shí)現(xiàn)物質(zhì)流和能量流的高效存儲(chǔ)、低阻傳輸，以及它們之間的交互響應(yīng)和耦合機(jī)制；二是高壓循環(huán)荷載下，超大容量地下儲(chǔ)氣庫的設(shè)計(jì)理論和建造方法。

　　在此基礎(chǔ)上再分解，對(duì)重大工程技術(shù)“解剖麻雀”，進(jìn)而結(jié)合應(yīng)城項(xiàng)目實(shí)踐，衍生出一個(gè)龐大、完整的工程系統(tǒng)，凝結(jié)為《中國能建壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案》。

　　作為能源建設(shè)企業(yè)，中國能建成員單位對(duì)這個(gè)系統(tǒng)解決方案的地上部分，如空氣壓縮、膨脹做功以及儲(chǔ)換熱系統(tǒng)很熟悉，但也不乏挑戰(zhàn)?！氨热绱笮蛪嚎s機(jī)，過去主要用于冶金和煉化行業(yè)，大型的球罐和換熱器，以及連接的大型管道，一般在石化行業(yè)里面用的更多。”李峻說，“我們對(duì)蒸汽透平很熟悉，但用空氣作為做功工質(zhì)，也會(huì)面臨一些新課題?！?/p>

　　儲(chǔ)能項(xiàng)目的運(yùn)行工況有個(gè)特別之處--需要每天啟停。應(yīng)城項(xiàng)目滿負(fù)荷工作時(shí)，每日充放電循環(huán)吞吐的空氣量達(dá)到1.35萬噸，相當(dāng)于320節(jié)高鐵車廂的重量。加之電站運(yùn)行壽命要達(dá)到30至40年，對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性提出了極高要求。李峻強(qiáng)調(diào)：“我們?cè)谠O(shè)備選型上下了大功夫，關(guān)注實(shí)際工程運(yùn)用，這是與純科研的一個(gè)差別?！?/p>

　　在實(shí)際工程中，系統(tǒng)體量增大往往會(huì)由量變引起質(zhì)變，僅僅在實(shí)驗(yàn)室做小樣，許多問題發(fā)現(xiàn)不了?！皯?yīng)城項(xiàng)目300兆瓦機(jī)組的壓縮空氣質(zhì)量流量，幾乎接近百萬千瓦火電機(jī)組的蒸汽流量，給空氣透平和空氣管道研發(fā)及設(shè)計(jì)帶來極大挑戰(zhàn)?！苯M合這么一個(gè)龐大的熱力系統(tǒng)，需要攻克的難題很多?！拔覀兺度刖薮蟮馁Y源，把這些硬骨頭啃了下來！”

　　儲(chǔ)換熱系統(tǒng)規(guī)模龐大，應(yīng)城項(xiàng)目用了1萬噸鋼材。置身現(xiàn)場(chǎng)，這些巨大而整齊排布的壓力管道，氣勢(shì)和震撼撲面而來。

　　然而，更大的挑戰(zhàn)還在地下。作為壓縮空氣儲(chǔ)氣庫的天然鹽穴深入地下數(shù)百米，人又不能進(jìn)入，如何掌控判斷鹽穴的狀況，又是一個(gè)復(fù)雜的科學(xué)和工程實(shí)踐問題。

　　數(shù)科集團(tuán)將“鹽腔精細(xì)刻畫”納入研究課題。結(jié)合鹽礦累積開采數(shù)據(jù)、高精度三維地震、聲納測(cè)腔、高靈敏度水密封試驗(yàn)等方法，“抽絲剝繭”搞清這個(gè)地下“盲盒”。

　　“這里凝聚了許多人的聰明才智，只有通過各種數(shù)模實(shí)驗(yàn)，確定容積、形狀等參數(shù)，對(duì)穩(wěn)定性、密封性進(jìn)行評(píng)估，最終才能確定這個(gè)腔體合不合適。”李峻說，“對(duì)整個(gè)儲(chǔ)氣庫的建造，我們從理論到工程全部實(shí)踐過了。”（闞震）

　　轉(zhuǎn)自：中國能源報(bào)

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