实现“碳达峰、碳中和”目标，储能是关键支撑技术。其中，被称为“空气充电宝”的压缩空气储能，因具备长时间、大规模储能的优点而备受关注。
3月的南京，国际首套“百兆瓦级先进压缩空气储能技术研发与集成验证平台”正在抓紧建设。面对高质量发展的首要任务，该重大科技创新平台肩负怎样的使命、进度如何？记者提前探访。
先进压缩空气储能平台落地南京
(资料图片仅供参考)
远远看去，与一般建设工地相比，中科南京未来能源系统研究院施工现场并没什么大区别，但其实内有乾坤。“整个研究院包括4栋厂房、1栋办公楼，共占地84.45亩、建筑面积约5万平方米，其中试验和测试平台区约4万平方米。”国家能源大规模物理储能技术研发中心主任、中科南京未来能源系统研究院储能团队负责人陈海生介绍，这里正在重点建设国际首套“百兆瓦级先进压缩空气储能技术研发与集成验证平台”，该平台针对传统压缩空气储能系统主要技术瓶颈，建成后将开展大规模压缩空气储能关键技术与系统集成研发，推动储能产业高质量发展，促进我国构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源产业体系。
什么是压缩空气储能？简单来说，就是在用电低谷的时候，通过压缩机把空气压缩成高压空气存储在储气装置中；在用电高峰的时候，再释放高压空气驱动膨胀机发电。
压缩空气储能为何重要？2020年底，美国能源部发布《储能大挑战》，将压缩空气储能系统作为一种典型的大规模长时储能系统进行重点关注，特别指出当其利用盐穴等大型储气洞穴时，有望成为全生命周期成本最低、最具潜力的大规模长时储能系统。
“储能是解决可再生能源大规模利用，发展智能电网和能源互联网的关键。”陈海生说，实现“双碳”目标，主要手段就是提高可再生能源的应用比例，用以替代化石能源，但是可再生能源具有不可控性，这就要靠储能来解决问题。在储能领域，压缩空气储能具有规模大、寿命长、储能的周期不受限制、建设和运行成本低等优势，因此被公认为两种适合大规模长时电力储能的技术之一。但是，传统的压缩空气储能存在三个发展瓶颈：一是依赖于地理条件，需要天然储气洞穴，如盐洞、岩石洞穴、废弃矿井等；二是依赖于化石燃料提供热源；三是系统的效率相对较低。对此，各国都在积极研发新型压缩空气储能技术。
做出世界最强“空气充电宝”
江苏是经济大省、制造业强省，能源消耗总量大，人均用能基数高。2020年江苏率先提出“碳达峰”目标，2021年又率先启动“双碳”科技专项。
面向国家和江苏省能源领域的重大需求，中科南京未来能源系统研究院围绕能源的源头、转换和利用全过程，聚焦大规模物理储能、储氢等领域，前瞻性布局“低碳、智能、高效”的未来能源发展方向，开展核心技术攻关和科研平台体系建设。
其实，在压缩空气储能领域，“国家队”中国科学院工程热物理研究所已深耕18年，原创性地提出了先进压缩空气储能技术新原理，可同时解决传统压缩空气储能三个主要技术瓶颈问题，先后建成国际首套1.5兆瓦、10兆瓦和100兆瓦先进压缩空气储能示范系统，其中100兆瓦系统设计效率达70.4%，为目前世界单机规模最大、效率最高的“空气充电宝”，其核心装备自主化率达100%，具有完全自主知识产权和装备完全自主可控，避免了“卡脖子”问题。
“提升性能、降低成本对于推广应用和产业化至关重要。”陈海生坦言，压缩空气储能技术的规模越大，单位成本越低，效率越高；所以进一步提高压缩空气储能系统的单机规模，是提高效率、降低成本、促进该技术产业化和应用推广的有效途径。因此，团队正瞄准300兆瓦级先进压缩空气储能系统开展研发和工程示范，而“百兆瓦级先进压缩空气储能技术研发与集成验证平台”将在相关研发中发挥重要作用。
抢占压缩空气储能国际战略新高地
该平台选择南京落户，自有其考量。陈海生分析，南京区位优势明显，辐射面强；高校和科研机构众多，人才优势突出；创新氛围活跃，支持和培育战略科技力量的政策发力早、力度大。大规模压缩空气储能作为一种战略性能源技术，系统复杂、集成度高、产业链长，涉及多个学科和多种高技术，技术研发和平台建设的前期投入大、周期长，在南京落地可以充分发挥上述优势。同时，大规模压缩空气储能系统也是典型的装备制造业，江苏的制造业发达，二者可以很好地互相支撑、促进和发展。江苏还拥有丰富的地下盐穴资源，是目前大规模压缩空气储能系统最好的储气资源。而在新能源资源方面，风能、太阳能2022年双双突破1000GW，新能源发展潜力很大，这些对压缩空气储能技术的发展无疑是巨大的天然优势。
记者了解到，该研究院落地以来，坚持技术引领，服务地方企业和能源行业，已承担江苏省碳达峰碳中和科技创新专项重大创新载体建设项目、江苏省碳达峰碳中和科技创新专项产业前瞻与关键核心技术攻关项目等研发任务。
目前，“百兆瓦级先进压缩空气储能技术研发与集成验证平台”已攻克核心部件设计与集成技术，完成系统布局、工艺设计和工程设计，主要设备今年就将陆续进场安装调试，预期2025年平台正式投入运行。
未来，该平台可实现大规模物理储能技术压缩空气系统全尺寸、全工况实验，支撑国家大规模先进压缩空气储能示范工程，有效解决储能系统规模、效率、成本、寿命等瓶颈问题。研究院还将通过产学研的示范引领，带动能源技术创新和产业升级，抢占压缩空气储能国际战略新高地。
新华日报·交汇点记者 蔡姝雯
