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300兆瓦級先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)。工程熱物理所供圖在中國科學院工程熱物理研究所（以下簡稱工程熱物理所）研究員陳海生的“朋友圈”中，至今流傳著他認真寫論文、催導師改論文的故事。但發(fā)論文不是陳海生做科研的初心?！艾F(xiàn)在發(fā)表的文章，5年或者10年后能不能轉化為實際生產(chǎn)力？”這是陳海生2009年剛回國時思考的問題。如今16年過去，陳海生帶領團隊開發(fā)的大規(guī)模壓縮空氣儲能技術，不僅從論文變?yōu)閷＠?，還成為實實在在的工程，服務國家、造福大眾。團隊“從0到1”的創(chuàng)新歷程，入選中國科學院建院75周年75個科技創(chuàng)新故事，近日相關成果獲得中國科學院杰出科技成就獎。陳海生很喜歡一句名言：人活著，就是為了改變世界。他給這句話加上自己的注腳：哪怕改變一點點也行。創(chuàng)新是敲門磚工程熱物理所儲能研發(fā)中心（以下簡稱儲能研發(fā)中心）正在做的這件改變世界的“小事”，就是被《科學》評為人類面臨的125個終極科技問題之一的儲能技術。2020年9月，我國明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標，可再生能源發(fā)展進入快車道。但可再生能源天然具有波動性、間歇性特點，給電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行帶來嚴峻挑戰(zhàn)。儲能系統(tǒng)就像一個巨型充電寶，可以提高電網(wǎng)對可再生能源的消納水平，減少棄風、棄光現(xiàn)象，是構建新型電力系統(tǒng)和進行能源革命的關鍵支撐。早在2009年，陳海生便看到了大規(guī)模儲能技術的戰(zhàn)略制高點和發(fā)展趨勢，帶領團隊踏入了這條寬闊的賽道。那時，各種新型儲能技術剛剛起步，唯一成熟的“參賽選手”就是抽水蓄能電站。“我們的目標就是瞄準抽水蓄能這個‘老大’，接近甚至超越它。”陳海生說。研究團隊首先要解決傳統(tǒng)壓縮空氣儲能技術的“先天不足”和“水土不服”問題。當時，傳統(tǒng)壓縮空氣儲能電站的效率較低，德國、美國兩座電站僅分別為42%、54%。此外，傳統(tǒng)壓縮空氣儲能電站沒有擺脫化石能源，需要依賴天然氣提供熱源，而我國能源稟賦是貧油少氣。因此，最初選定這一研究方向就存在很多質疑的聲音。有人認為新能源不成氣候，儲能前景不大；有人認為技術上太難，很難實現(xiàn)突破；也有人認為國外也僅有兩座電站，我們不可能大規(guī)模發(fā)展起來。但陳海生心里有數(shù)，他說：“我們沒有什么優(yōu)勢，只能從零開始，創(chuàng)新、創(chuàng)新、再創(chuàng)新?！标惡Ｉ赋?，過去100多年來，葉輪機械的設計理論都是基于熱力學第一、第二定律，認為單位工質熱功轉化過程越接近卡諾循環(huán)，效率越高?！暗覀冄芯堪l(fā)現(xiàn)，壓縮空氣儲能系統(tǒng)要想獲得最高效率并不遵循卡諾循環(huán)的方向，而是儲能和釋能過程的‘原路返回’?！标惡Ｉ忉屨f，單一部件的高效率并不足以帶來系統(tǒng)的高效率，只有實現(xiàn)儲能和釋能的過程對應、參數(shù)匹配，才能真正提高效率。由此，研究團隊提出了有別于傳統(tǒng)技術路線的中國方案——先進壓縮空氣儲能新原理系統(tǒng)。其先進之處在于，在不使用天然氣的前提下大幅提高效率，300兆瓦系統(tǒng)設計效率達到72.1%，為目前全球最高，與抽水蓄能相當。創(chuàng)新成為叩開一扇原創(chuàng)技術大門的敲門磚。一步一個腳印要將理論創(chuàng)新轉化為技術創(chuàng)新，需要人才、平臺、經(jīng)費等各方面資源。這對當時剛剛回國、“囊中羞澀”的陳海生來說，是一個不小的挑戰(zhàn)。陳海生沒有僅盯著“明天的面包”，而是鄭重制定了一個面向2030年的時間表，計劃從小到大進行突破，一方面降低風險，一方面積累經(jīng)驗。儲能研發(fā)中心主任徐玉杰回憶，2009年時，誰也想不到儲能會發(fā)展起來，國內連壓縮空氣儲能的實驗臺都沒有。于是，陳海生帶領團隊首先搭建了一個15千瓦實驗臺。由于沒有場地，他們給兩棟樓之間的夾道裝上一扇門、蓋一個頂棚，作為實驗室。雖然簡陋，卻是團隊難忘的起點。此后，研究人員一步一個腳印，從1.5兆瓦到10兆瓦、再到100兆瓦和300兆瓦，4次建成“國際首套”系統(tǒng)。儲能研發(fā)中心總工程師李文表示，每次規(guī)模放大都不是簡單疊加，而是從設計參數(shù)到關鍵部件的徹底創(chuàng)新。更大的難點在于國內外都沒有可參考的先例，完全靠自己摸索前行。15年來，團隊成員的足跡遍及河北廊坊、貴州畢節(jié)、河北張家口、山東肥城、河南信陽、寧夏中寧，常常一待就是一年半載，哪里有項目，哪里就是第二科研戰(zhàn)場。通過不斷的技術創(chuàng)新，示范項目的系統(tǒng)額定效率穩(wěn)步提高，從52.1%到60.2%，再到60.7%、70.2%、72.1%。哪怕是小數(shù)點后的這一點提升，也是所有人共同奮斗的結果。2024年4月，國際首套300兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范電站并網(wǎng)發(fā)電，年發(fā)電量約6億度，每年可節(jié)約標準煤約18.9萬噸，減少二氧化碳排放量約49萬噸。15年的時間，研究人員用實實在在的項目和數(shù)據(jù)回應了當年的質疑。不過，300兆瓦并不是極限。據(jù)悉，團隊目前正在研發(fā)更大規(guī)模、更高效率、更低成本的壓縮空氣儲能技術?！案兄x中國科學院和國家創(chuàng)新體系，一路支持我們開展戰(zhàn)略性、前瞻性，同時也需要長期探索的重大技術研究?！标惡Ｉf。為了理想跳出舒適圈“實驗室里樣機運轉一次就能發(fā)表論文，但產(chǎn)品化要求每次都必須穩(wěn)定運行，商品化則同時要追求性價比。”陳海生感慨，一項技術的產(chǎn)業(yè)化甚至比實驗室研發(fā)還難。在技術創(chuàng)新這條長鏈上，任何一個環(huán)節(jié)的失誤，都可能導致最終的失敗。陳海生也認識到“科學家做產(chǎn)業(yè)化，很多事情不在行”。他的應對方式是主動學習政策理論和經(jīng)濟知識。從2012年開始，他們參與行業(yè)調研、撰寫相關報告，算好技術發(fā)展的經(jīng)濟賬，為國家制定相關政策和規(guī)劃提供行業(yè)見解，推動行業(yè)整體發(fā)展。2018年下半年，隨著10兆瓦示范電站建成運行，首套100兆瓦示范電站建設如火如荼，產(chǎn)業(yè)化公司中儲國能（北京）技術有限公司應運而生。如今，研究所和公司形成了“1+1＞2”的效果。研究團隊專注于更高參數(shù)的原始創(chuàng)新，公司則擔負起關鍵部件研發(fā)和制造、系統(tǒng)集成和運行的重任，并不負眾望地實現(xiàn)100%的裝備自主化率。有人認為技術轉移至企業(yè)后，科學家就可以甩手不管了。對此，陳海生并不同意，并總結出一些經(jīng)驗。首先是以“我”為主開展示范。“有的投資人嫌技術開發(fā)太慢，問能不能半年完成。我明確拒絕，技術開發(fā)必須按科學規(guī)律來，請他理解?！标惡Ｉf。其次是適時轉變角色。前期由技術主導，后期要清醒地讓位于市場，由市場主導。最后是專注?！皯?zhàn)略難點有時候不在于做什么，而是不做什么。我們團隊15年來只專注做壓縮空氣儲能這一件事。只有排除干擾、抵住誘惑、集中精力、持之以恒地不懈奮斗，才能實現(xiàn)理想?！标惡Ｉf?！板^定目標不放松”是許多團隊成員始終堅守的原因。徐玉杰表示：“有這么一個平臺能堅持專心做一件事，讓大家覺得踏實、有信心，大家不斷向上走，實現(xiàn)了個人與團隊的互相成就?！保ㄔd于《中國科學報》?2025-05-06?第1版?要聞）