8月25日上午,在東方電氣集團東方汽輪機有限公司(以下簡稱東方汽輪機)廠區項目現場,隨著壓縮機啟動,穩步提升至額定轉速,二氧化碳氣體從巨大的柔性氣倉中被抽取并壓縮。東方汽輪機黨委書記、董事長劉輝宣布:“機組啟動成功,竣工儀式圓滿成功!”至此,全球首個二氧化碳+飛輪儲能示范項目成功竣工、呈現世界,標志著我國這一新型儲能技術實現了工程應用的巨大飛躍。
全球首個二氧化碳+飛輪儲能示范項目是2022世界清潔能源大會示范應用場景之一,由東方電氣集團東方汽輪機有限公司、百穰新能源科技(深圳)有限公司、西安交通大學能源與動力工程學院、北京泓慧國際能源技術發展有限公司共同打造。項目占地18000㎡,約為兩個半足球場大小,儲能規模10MW/20MWh,能在2小時內存滿2萬度電,是全球單機功率最大,儲能容量最大的二氧化碳儲能項目,也是全球首個二氧化碳+飛輪儲能綜合能源站。
項目各合作方依托十余年積累的新材料及系統設計集成經驗、新型能源系統和二氧化碳動力裝備方面的研發及工程應用經驗、國內首套滿負荷運行的超臨界二氧化碳系統壓縮機/透平等關鍵動力設備的成功研制經驗,在熱力系統集成及優化、透平設備研制、經濟性設計等方面取得了一系列研究成果,突破了儲能系統及動力裝備的多項核心技術,具有完全自主知識產權。項目建成,將進一步加快我國新型電力系統構建步伐,助力我國新型儲能技術走在世界前列。
據了解,二氧化碳儲能是壓縮氣體儲能的一種,利用二氧化碳作為循環工質進行充放電,就像個超級“充電寶”。用電低谷期時,這個“充電寶”開啟充電模式,壓縮機啟動,2個小時就能把巨大的柔性氣倉里體積達25萬立方米的二氧化碳氣體全部壓縮為液態,體積只有原來的1/300;在用電高峰到來時,使其重回氣態,并推動透平進行發電,同樣只需2個小時,就能發出2萬度的電,足夠60多個家庭使用1個月。飛輪儲能則是通過電動/發電一體雙向高效電機配合真空中的飛輪,實現電能和動能的雙向轉換的一種儲能方式,能達到毫秒級的快速響應。
結合二氧化碳儲能時間長規模大、飛輪儲能響應速度快的優勢,全球首個二氧化碳+飛輪儲能示范項目可以有效平滑電網波動性,解決間歇性問題,實現電網安全運行,整個“充放電”過程都不會用到化石燃料,也不會產生固體廢棄物,零碳排放,綠色環保。
與抽水蓄能、壓縮空氣相比,二氧化碳儲能系統不需要高山大川、不需要地下洞穴,不受地理條件的限制,可以建在任何地方,建設周期不到2年。與電化學儲能相比,它不使用稀有金屬或貴金屬,且工況穩定,在長達30年的使用壽命中,循環效率能一直保持在60%以上。二氧化碳具有無毒、不易燃、易于獲取的絕佳優勢,常溫下即可液化,可以方便實現液態存儲,存儲成本低且安全可靠。
由此可見,二氧化碳儲能系統具有廣泛的功率等級、容量和地域適應性,在大容量長時儲能上有極佳的經濟效益,尤其適合10MW級、100MW級和1000MW級長時儲能系統。該系統不僅可與太陽能、風電等新能源配套,有效彌補其無法提供穩定、持續電力供應的弱點,也可與傳統火電配套使用,作為傳統火電靈活運行時小負荷工況的功率補償,可大幅提升機組調峰能力和能量綜合利用效率,具有廣闊應用前景,有望成為支撐我國“雙碳”目標達成的重要力量之一。