【NEX 2025】中科院工程熱物理所：水下壓縮空氣儲能技術
近期，我會在京成功舉辦第十九屆中國新能源國際論壇暨展示（NEX 2025）。山東泰安肥城市副市長（掛職）、中國科學院工程熱物理所總體部部長周學志博士出席海上新能源論壇并以《水下壓縮空氣儲能技術》為題發表演講，深度剖析海上新能源發展瓶頸與儲能技術創新路徑。
周學志博士兼具科研與地方管理雙重身份，既深耕新能源技術研發一線，又深諳產業發展實際需求。他在演講中結合泰安與北海的旅游城市特質，熱情邀請與會嘉賓赴山東泰安及中科院考察交流，并基于我國海上新能源發展的宏觀數據，點明產業發展的核心命題。數據顯示，截至2024年底，我國海上風電新增裝機容量及存量均占全球50%，憑借綿長的海岸線與眾多海島，已成為全球海上新能源發展的主戰場。當前，海上風電正加速向深海化、遠海化、規模化演進，為能源結構轉型注入強勁動力。
“風、光等新能源雖資源豐富，但存在能量密度低、輸出不穩定的固有屬性，儲能是破解這一難題的關鍵支撐，也是電力系統價值鏈的重要一環。”周學志博士指出，海上新能源發展面臨獨特挑戰：一方面呈現“夜大晝小”的資源特性，夜間能源供給充足但用電需求分散，白天需求集中卻資源相對有限；另一方面海上常規電源匱乏，傳統柴油發電模式成本高、污染大，難以保障能源安全穩定輸出。與此同時，海上復雜環境對儲能技術提出更高要求，不僅需具備慣量支撐、調峰調頻、黑啟動等多元功能，還需應對風浪、腐蝕、微生物侵蝕等惡劣條件的考驗。
針對上述挑戰，周學志博士重點介紹了水下壓縮空氣儲能這一創新技術路徑。該技術利用海水靜壓力特性實現系統恒壓運行，具有高效、穩定、可靠的突出優勢，而我國豐富的海島資源與漫長的海岸線，為其發展提供了得天獨厚的基礎條件。他進一步闡釋，水下壓縮空氣儲能的核心原理是通過壓縮機將空氣壓縮存儲于海底儲氣裝置中，實現電能向壓力能的轉化；發電時，海底高壓空氣釋放驅動膨脹機帶動發電機發電，完成能量反向轉換。看似簡潔的原理背后，實則蘊含著多項關鍵科學問題與技術難題，如如何利用海水等壓特性拓寬調節范圍、提升協同能力，以及如何在復雜海洋環境下解決防腐蝕、結構固定、安全保障等問題。
在技術現狀部分，周學志博士系統梳理了國內外水下壓縮空氣儲能的發展脈絡。國際上，英國諾丁漢大學、加拿大溫莎大學及相關企業較早開展研究，在柔性氣囊實驗、循環特性分析等方面積累了一定經驗，美國則側重小型示范項目及剛性儲氣技術研發。國內方面，青海大學搭建了水下柔性壓縮空氣儲能試驗系統并完成百米級深度測試，連云港相關企業在柔性材料研發領域取得進展，而中國科學院工程熱物理所已實現兆瓦級系統測試突破，完成模擬700米水下環境與風電耦合的試驗驗證，部分成果已從“跟跑”邁向“領跑”。
作為該領域的核心研發力量，中科院工程熱物理所的技術積累與產業實踐備受矚目。周學志博士介紹，研究所自2004年起深耕壓縮空氣儲能領域，已構建起從技術原創、關鍵突破到示范應用、產業推廣的全鏈條發展體系。從北京中關村15千瓦系統、河北廊坊1.5兆瓦系統，到貴州畢節10兆瓦系統，再到山東肥城10兆瓦和300兆瓦并網發電項目，研發規模持續擴大。
在關鍵技術突破上，研究所已建立起涵蓋總體研發、壓縮機、膨脹機、儲能系統的完整技術體系，在高效壓縮與膨脹、傳熱流動耦合、氣動結構設計等方面形成核心優勢，研發的相關設備部分性能指標達到國際領先水平。其中，超臨界流體換熱研究取得重要進展，相關換熱器、蓄冷器性能創造世界紀錄；儲氣裝置受力特性分析、水體動力學研究等工作，為系統安全穩定運行提供了堅實保障。
展望未來，周學志博士強調，海洋可再生能源大規模開發是能源發展的必然趨勢，國家能源局、發改委等部門出臺的一系列支持政策，更為海上新能源及儲能產業發展營造了良好環境。水下壓縮空氣儲能技術作為新型電力系統的關鍵支撐，在助力沿海城市及海島實現“雙碳”目標方面前景廣闊。他再次發出邀請，期待與行業同仁加強交流合作，共同推動海上能源事業高質量發展，為國家能源革命貢獻力量。
來源 | CNECC
編輯 | 中華新能源
