国际首台100兆瓦先进压缩空气储能系统膨胀机 工程热物理所供图

近日，中科院工程热物理所研究员陈海生团队完成了100兆瓦先进压缩空气储能系统膨胀机的集成测试，各项结果全部合格，达到或超过设计指标。这一进展是该团队研制国际首台100兆瓦先进压缩空气储能系统样机的重要一步。

压缩空气储能的技术原理是在用电低谷时，将空气压缩储存于储气室中，使电能转化为空气能存储起来；在用电高峰时释放高压空气进入燃烧室，带动发电机发电，是一种极具发展潜力的大规模储能技术。但是，传统的压缩空气储能技术存在依赖储气洞穴、依赖化石燃料以及系统效率较低等瓶颈问题。

针对这些问题，陈海生团队提出先进压缩空气储能技术——采用压缩空气液化储存或高压气态储存在储气装置中，摆脱了对储气洞穴的依赖；通过蓄热技术回收利用气体压缩过程会产生的热量，不必燃烧化石燃料提供热量；通过高效的压缩、膨胀、超临界蓄热及换热，大大提升整体系统效率。

这其中，膨胀机是压缩空气储能系统做功发电的关键核心部件，是系统研发的最大难点之一，具有负荷高、流量大、流动传热耦合复杂、变工况调控难度大等技术难点。经过多年努力，研发团队先后攻克了多级膨胀机全三维设计、复杂轴系结构、变工况调节与控制等关键技术，研制出国际首台100兆瓦级先进压缩空气储能系统多级高负荷膨胀机，具有集成度高、效率高及寿命长等优点。

中科院工程热物理所是国内最早开展压缩空气储能研究的机构，此前，陈海生团队曾在2013年和2016年建成国际首个1.5兆瓦级和10兆瓦级先进压缩空气储能系统。其中，10兆瓦先进压缩空气储能示范系统效率达到60%，是目前全球效率最高的压缩空气储能系统。压缩空气储能系统规模越大、效率越高、成本越低。陈海生告诉《中国科学报》，100兆瓦级先进压缩空气储能样机建成后，额定效率将达到70%左右。

据悉，目前世界上有两座百兆瓦级商业运行的压缩空气储能电站，都采用燃烧天然气的传统技术路线。中科院工程热物理所示范项目建成后，将成为国际上效率最高、技术最先进的百兆瓦级压缩空气储能电站。

上述相关工作得到了国家自然科学基金委、中科院战略性先导专项（A类）、中科院前沿科学重点研究项目、国家可再生能源示范区产业创新发展专项和国家重点研发计划项目等的支持。