■陳海生
環保的壓縮空氣儲能
儲能有很多種技術，包括化學儲能、物理儲能等。根據2014年國際能源署統計，目前抽水蓄能占絕大多數，壓縮空氣儲能緊隨其后。
壓縮空氣儲能是將空氣壓縮存儲于裝置中，在用電高峰時，高壓空氣從儲蓄罐中釋放出來，通過燃料燃燒，進行發電。只要不存在泄漏問題，壓縮空氣儲能的周期不受限制。壓縮空氣儲能裝置的壽命比較長，可以達到30——50年，如果保養得當，甚至可以超過這個年限。
壓縮空氣儲能是抽水蓄能之外投資風險最小、成熟度比較高的儲能方式。在成本方面，壓縮空氣儲能與抽水蓄能都是最便宜的儲能技術。在用地和用水方面，壓縮空氣則非常環保，在國外很受重視。
在研發方面，壓縮空氣儲能被分為三類，使用不同熱源的被稱為燃燒燃料的壓縮空氣儲能；第二種是帶蓄熱的空氣儲能，將空氣壓縮熱進行存儲，用電高峰將壓縮熱取出來，提高空氣的溫度；第三種是無熱源壓縮空氣儲能，一般為了減少系統投資、降低系統復雜程度，系統不采用熱源，主要用于備用電源使用，對效率不敏感。
按照系統的大小，壓縮空氣儲能又被分為大型百兆瓦級和小型千瓦級系統。研究人員根據壓縮空氣儲能系統是否可以同其他熱力循環系統耦合，在傳統壓縮空氣儲能研究中獲得了很多研究成果。
目前解決壓縮空氣儲能主要依賴大型儲機，將空氣液化，大幅降低體積，擺脫對大型儲能洞穴的依賴，另外也擺脫了對燃料燃燒的依賴。比較有代表性的是美國的等溫壓縮和蓄熱式壓縮空氣儲能2兆瓦級系統。
國內壓縮空氣儲能研發進展
目前國內還沒有壓縮空氣儲能電網的商業應用，但是已經從五個方面逐步開展了一些相關工作，包括系統總體設計和分析、蓄熱器、放熱器、系統集成和示范、政策和商業機制研究。
現在國內有10家組織單位進行了深入的系統研究，主要分為三大類：第一類是研究小型百千瓦以下的，有浙江大學、西安交通大學等；第二類主要做技術經濟性分析，包括中科院工程熱物理所、華北電力大學等；第三類主要研究壓氣機，研究小型壓縮空氣儲能的有浙大工程物理所，漩渦式的有山東大學，向心式的是中國科學院工程熱物理研究所。另外，哈爾濱工業大學在儲氣裝置方面也有一定研究。
集成示范方面，我國從十千瓦級到百千瓦級都有研究。浙江大學在上世紀90年代做過10千瓦左右的壓縮空氣動力汽車的研究，山東大學依靠渦旋式的發動機作出研究，并得到了“863”項目前沿項目的支持。2014年，清華大學做了500千瓦的裝置，實現了超過百千瓦的裝置。
中科院工程熱物理所兆瓦級技術進步顯著
中科院工程熱物理所的壓縮空氣儲能裝置從千瓦級一直做到了現在的1.5兆瓦。
壓縮空氣儲能的系統過程相對比較復雜，包括系統的壓縮、膨脹、蓄冷、蓄熱、截流、相變等工作。這其中也有幾個關鍵點：首先，不是每個過程的效率高，整個系統效率就高，因此需要研究壓縮空氣儲能過程和系統集成；第二，壓縮空氣儲能的配件，壓縮機和膨脹機對整個系統具有十分重要的作用，因此需要揭示其內部的流動、傳熱耦合和蓄熱方法；第三是蓄冷和傳熱特性，針對壓縮空氣儲能的特點，中科院工程熱物理所提出四個壓縮空氣儲能熱學分析方法和優化算法，并在此基礎上算出設計方法，并進行了集成的驗證實驗。
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