英國伯明翰教授丁玉龍：液態(tài)空氣儲能技術(shù)前景巨大

在深圳剛剛結(jié)束的第六屆中國國際儲能大會(5.24-5.26)上，英國伯明翰大學(xué)教授丁玉龍?jiān)凇兑簯B(tài)空氣儲能技術(shù)的最新商業(yè)化進(jìn)展》的演講中指出，儲能技術(shù)可以幫助解決世界面臨的三難問題：能源安全問題、能源可持續(xù)問題、能源價格問題。這是非常好的理念，但是不同國家之間怎么互聯(lián)起來，技術(shù)上可能是最容易的，但是要把關(guān)系理順，挑戰(zhàn)可能是政治問題，而不是技術(shù)問題。液態(tài)空氣儲能技術(shù)在技術(shù)成熟度、技術(shù)可實(shí)施性、成本和經(jīng)濟(jì)型上具有強(qiáng)的競爭力，應(yīng)用前景巨大。液態(tài)空氣儲能的集成應(yīng)用的益處是其他不能比擬的。

以下是丁玉龍演講內(nèi)容：

主持人：接下來讓我們用熱烈掌聲歡迎英國伯明翰大學(xué)教授丁玉龍先生，他今天的演講話題是《液態(tài)空氣儲能技術(shù)的最新商業(yè)化進(jìn)展》。

丁玉龍：非常感謝!那今天我其實(shí)是可以用英文來演講的，但是我看了今天的觀眾主要還是中國觀眾，所以我用中文來演講，請外國朋友聽同傳。大部分都是中國人，可能中文好一些。

說新技術(shù)其實(shí)也不太新了，這個技術(shù)就是我們團(tuán)隊(duì)發(fā)明的，我想開始講幾點(diǎn)，第一，能量的不同形式和不同應(yīng)用形式，那么就是我們現(xiàn)在的現(xiàn)狀就是屬于很多儲能技術(shù)，原則上不同應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)在情況是多種不同技術(shù)并行，但是很成熟的技術(shù)，可能其他技術(shù)不能說很成熟的，像2009年我們發(fā)表一篇文章，這篇文章引用次數(shù)非常高，差不多一千次了吧。沒有最好的技術(shù)，只有最合適的技術(shù)，這是第一點(diǎn)想跟大家交流的。

第二點(diǎn)，儲能是干什么用的，儲能不是一個萬能藥，不能解決所有問題，那么解決我們能源網(wǎng)的一些問題，我們需求跟供給方式不匹配的，其實(shí)有大概四類技術(shù)可以解決儲能是其中之一，我們還有其他技術(shù)，即使這樣儲能市場還是很大。我講一下液態(tài)空氣儲能技術(shù)跟其他技術(shù)的比較，這里數(shù)據(jù)核實(shí)一下還是比較準(zhǔn)確的，但我必須說一下，比如說電池技術(shù)可以很貴，可以3000塊錢一千瓦小時，我們不去管它，不同性能的電池價格不一樣的，我們不去追究它，不去太注意這個東西。

液態(tài)空氣技術(shù)它是什么技術(shù)，儲能技術(shù)，就是我們機(jī)械類的，它不是工業(yè)型的，它是幾分鐘級的，可能參加二次調(diào)平。

這里作一個歷史回顧。液態(tài)空氣儲能技術(shù)是傳統(tǒng)的空分技術(shù)和發(fā)電魚鰾輸配電技術(shù)的集成。它不需要高壓，需要電的時候，把它打到高壓來進(jìn)行加熱，196度這樣的沸點(diǎn)，這是成熟技術(shù)了。這個技術(shù)的特點(diǎn)是什么?市場上比較成熟的。這個液態(tài)空氣儲能在19世紀(jì)就有了，那么利用液態(tài)空氣儲能作為調(diào)峰是1977年在英國提出來的，這些工作導(dǎo)致后來公司做了一些工作，但沒有做出示范，沒有做一個全系統(tǒng)。真正獨(dú)立的技術(shù)，這個就是我們的團(tuán)隊(duì)，應(yīng)該是2003、2004、2005提出來的，當(dāng)然還有其他一些企業(yè)，像美國的，還有像歐洲的企業(yè)也做了一些工作。當(dāng)時我在大學(xué)做的。簡單的歷史發(fā)展，我們從2005年提出這個概念，做一些小的系統(tǒng)示范，到現(xiàn)在做五個兆瓦，實(shí)際上這個月剛剛完成，大概從下個月開始，就是這樣的情況。

可以這樣說，這個技術(shù)比其他發(fā)展上大概要差好幾年，大概差5-8年，為什么寫5-8年，只要你有資金把人投上你也可以做，但是很快copy很難。另外，這個中試廠是2005建的，這是中試廠的原況，這個中試廠搬到伯明翰大學(xué)，這是它的現(xiàn)況。大家比較一下這個圖，一個是學(xué)校里面，它增加了一個儲熱測試，它是靠余熱來解決。這是我們的全圖，這是已經(jīng)在建的，那個英國的曼徹斯特，利用一部分余熱把電儲存，然后進(jìn)行交易，這個廠建立以后通過第三方進(jìn)行交易，具體可以提供更多材料。

第二想講一下使用流程的范圍。流程稍微復(fù)雜一點(diǎn)，空體進(jìn)來沒錯，然后進(jìn)行壓縮、冷卻空間，然后進(jìn)行加熱，然后膨脹，然后就是產(chǎn)品出去，這里面是電進(jìn)來、電出去，空氣進(jìn)來、空氣出去，包括綠色的，空氣跟水一樣，都是比較綠色東西。另外，有壓縮過程，產(chǎn)生熱，這個熱干什么用呢?就是膨脹過程中增加出率，另外這個冷，你把它用來發(fā)電效率非常高，可以比一般效率都高，這個效率很高。也就是這部分冷也回收回來。實(shí)際上這里面有儲熱和儲冷，是為了提高整個系統(tǒng)的效率。

所以說，我們總結(jié)一下，物質(zhì)流是空氣進(jìn)、空氣出，還有把熱和冷進(jìn)出以后效率還是很高的，熱和冷不管有沒有用處先不管它，熱跟電是通用的。

那這個系統(tǒng)大概需要60%，就是現(xiàn)有的技術(shù)，大家可能覺得這個比較低，但是不管哪一種儲流技術(shù)，長規(guī)模的技術(shù)也能達(dá)到50%就很佩服了，很多東西大家討論都不給出真實(shí)的數(shù)據(jù)，作為應(yīng)用，或者未來把效率真正體現(xiàn)出來。

能量圖，這些還有SNG，離我們利用我估計(jì)30-50年吧，使得SNG不太現(xiàn)實(shí)，成本、技術(shù)成熟性、技術(shù)設(shè)施不可能在很短時間建成，15%進(jìn)入我們管網(wǎng)，但是它不普及，跟大家交流一下看法。

另外，我業(yè)態(tài)空間的儲能技術(shù)，我剛才說了范圍，小型的，比如說這是基于小型的也是儲能，但是基于二氧化碳的儲能技術(shù)，這個項(xiàng)目我們建立到全系統(tǒng)，大概是25千瓦的系統(tǒng)，這個壓力大概10-75之間，相當(dāng)于臨界這個狀態(tài)，那么二氧化碳會出現(xiàn)干粉，因?yàn)樵诟邏合?，二氧化碳具有腐蝕性，還有一些問題，這個我不具體講，還有聲能儲能，可以用于大型和小型，假如泵系統(tǒng)，小型的我可以做分布式系統(tǒng)，這里做小型應(yīng)用。另外，可能的應(yīng)用除了這些就是調(diào)峰，還有調(diào)頻。

說到最新穎的，現(xiàn)在還沒有進(jìn)行競爭的，這個剛才講過了，下面不繼續(xù)說。這個中試廠搬到伯明翰以后，完成這樣的工作，已經(jīng)試驗(yàn)了幾個月了，大家可能要看發(fā)電輸出及壓力的關(guān)系，怎么調(diào)控，實(shí)際上是線性關(guān)系，怎么比較好調(diào)控呢?我們是液體泵來輸送，它就是恒定的，另外就是啟停過程，啟動是不是很慢?速度是多少，縱軸是輸出的功率，大家可以看到，啟動是比較快的，給出指令，在兩分鐘多一點(diǎn)，停機(jī)更快。這是前端啟動的圖，從有指令到啟動，大概不到2.5分鐘，啟動速度肯定是跟電池等不能比的，但是比壓縮空氣(8-12分鐘)要快。假如頻率有變化以后，一次調(diào)頻大概10-30秒，可以參加二次調(diào)頻。液體空氣來運(yùn)行的，再啟動速度很快，可以再參加一次調(diào)頻。這是我們儲能技術(shù)在若干年實(shí)驗(yàn)的時候，這個數(shù)據(jù)作比較，它可控制精度還是比較高的，99.8%，這個不是所有的技術(shù)都能夠達(dá)到這個標(biāo)準(zhǔn)，跟蹤速度很快。

另外，假如有多余的熱，像李總講的儲熱，實(shí)際上太陽能發(fā)熱系統(tǒng)，這個跟太陽能發(fā)熱系統(tǒng)放在一塊可能有更好的系統(tǒng)，特別是太陽能有一些低余熱。我們做了實(shí)驗(yàn)，英國太陽不是太厲害，所以我們用了一些余熱，這個圖，我們從20度做到50度之間，把余熱加進(jìn)去，發(fā)電就是把空氣溫度加進(jìn)一點(diǎn)，也就是相當(dāng)于發(fā)電效率大概45%以上，這么低的余熱，我們四五十度余熱，為什么這么高?原因很簡單，你乙一算這個效率應(yīng)該70%，這個45%效率是比較容易的，其他任何一種技術(shù)是達(dá)不到這一點(diǎn)的。

下面，我想給大家匯報(bào)一下占地面積，大家關(guān)心這個東西是不是很大，有幾個數(shù)據(jù)，一個是小的系統(tǒng)，大概160平方米，這個系統(tǒng)是為了示范，其實(shí)沒有很緊湊，另外5兆的系統(tǒng)，這個是包括停車場的，包括辦公的東西，另外我們做了20兆/80兆瓦，這個是跟美國一個能源公司做的一個項(xiàng)目，大概6000平方米，大家比比心里就有數(shù)了，是不同的系統(tǒng)，包括電池，占地面積具有極大的競爭性。

另外，成本，我想第一套成本是很高的，任何一個技術(shù)沒有成熟之前成本都是很高的。進(jìn)行評估，第一套跟第十套價格差很多，20兆瓦跟80兆瓦系統(tǒng)，每千瓦大概可以做到640美元，就是這個投資，假如千瓦算，每千瓦600多美元，大家看到這個圖一定要考慮兩個參數(shù)，一個是功率大概多大，多少千瓦和兆瓦，第二你的存儲量多少，這兩個不能混淆。

所以說，這個規(guī)模增加，成本下降，這個是毫無疑問的，呆會我給一張圖大家知道。成本大概三分之一，也不僅我們這個系統(tǒng)，其它很多也有這個情況。我們做了一個評估，相當(dāng)于你賣一度電多少錢，你能賺錢，大家做了一個比較，液態(tài)空氣儲能在這，這些要把電池做到很大規(guī)模，不大現(xiàn)實(shí)或者沒有這個需要，如果作為能量型應(yīng)用，我剛才也說了，我沒有認(rèn)為液態(tài)空氣形態(tài)就是貶低這些，可能差一倍也有可能，號稱50%，那么其他一些技術(shù)也有可能這樣，這只是一個相對的數(shù)據(jù)，那么下面有些數(shù)據(jù)，這是我們液態(tài)空氣儲能，第一套系統(tǒng)中試廠確實(shí)貴，每千瓦大概一萬美元，這是我們的代價，這個事情做了好幾年，光跑工廠我自己都跑了好幾次，但是第二套系統(tǒng)也便宜很多了，后面設(shè)計(jì)的系統(tǒng)就降低很多了，剛才表層的數(shù)據(jù)我也跟大家說了，效率也是，第一套系統(tǒng)效率就是10%左右這個數(shù)據(jù)大家可能覺得太低了，但數(shù)據(jù)我覺得已經(jīng)很好了，因?yàn)檫@個屬于大規(guī)模的，小規(guī)模一定是不行的，那么第二套系統(tǒng)應(yīng)該是50%左右，那么下面這套系統(tǒng)效率基本60%左右，再提高有沒有可能，有些差別，在濕度高的地方，比如在南方成本高一些，原因很簡單，要把水從空氣里面拿掉，這個成本是需要耗能的，你需要水的蒸發(fā)多少，北邊空氣水的含量很少。

另外，把液態(tài)空氣儲能技術(shù)與其他技術(shù)作一些比較，花一分鐘左右。最成熟是兩種，一種是壓縮空氣儲能，一種是抽水蓄能，這個壓縮空氣儲能不太做了，所以儲熱放在里面，壓縮空氣儲能需要大型儲氣洞穴。

這個表我覺得是比較客觀的，而且這個東西，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該是比較全的了。壓縮空氣有兩種情況，一種是常模的壓縮儲能，是比較成熟的時候，已經(jīng)在美國用了幾十年了，大概在40-50%的效率，這種技術(shù)熱回收，目前沒有一個大型示范，正在發(fā)展之中，實(shí)際上這個技術(shù)還不如壓縮空氣成熟，這個已經(jīng)出來好幾年了，這些數(shù)據(jù)是比較客觀的。另外，涉及的成本，這一類成本，剛才圖上看不清楚的，大概10美分。

下面我舉兩個例子。這些液態(tài)空氣儲能和核電的集成，可能液態(tài)空氣儲能集成化，這部分是液態(tài)空氣儲能，這邊是二回度跟三回度做一些儲能，把熱拿出來，那么投資只能抽去30%，這個大概是電池50%，這個是量級，也可能是10%，這是我想跟大家分享的東西。這個東西，電池是達(dá)不到這種結(jié)果的，液態(tài)空氣也做不了，抽水也做不了。

下面，結(jié)論。第一，儲能技術(shù)可以幫助我們解決世界面臨三難問題，能源安全、能源可持續(xù)問題、能源的價格問題。從芬蘭來的同志也講了，這是非常好的理念，但是不同國家之間怎么互聯(lián)起來，最關(guān)鍵的就是一些技術(shù)上可能是最容易的，但是要把關(guān)系理順，可能是政治問題，不是技術(shù)問題。第二是液態(tài)空氣儲能技術(shù)在技術(shù)成熟度、技術(shù)可實(shí)施性、成本和經(jīng)濟(jì)型上具有強(qiáng)奸競爭力，而且應(yīng)用前景巨大。液態(tài)空氣儲能的集成應(yīng)用的益處是其他不能比擬的。

非常感謝大家!這是我們學(xué)校的一張圖，還是比較漂亮，校園在全球應(yīng)該前幾名。非常感謝大家!

主持人：謝謝丁老師。大家可以提問了。

提問：技術(shù)難點(diǎn)是什么?

丁玉龍：它需要集成技術(shù)，需要系統(tǒng)的效率怎么去把它進(jìn)行優(yōu)化，包括成本的優(yōu)化，里面的壓縮機(jī)這是最主要的，特別是壓縮機(jī)，那么你是選哪種范圍的。

提問：你剛才提到除了這個就是經(jīng)濟(jì)性，主要就是經(jīng)濟(jì)性，還有什么技術(shù)難點(diǎn)?

丁玉龍：其他的不必說了，其他新的發(fā)展技術(shù)。

提問：因?yàn)橛脩艏纫P(guān)心它的技術(shù)又要關(guān)心它的投資成本，技術(shù)沒有高的門檻，投資達(dá)到好的需求。

丁玉龍：對，技術(shù)和成本我們都知道，基本上設(shè)計(jì)上跟我們傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)差不了太多，還有空分，關(guān)鍵是你怎樣融合兩種技術(shù)。

提問：那行，謝謝!

提問：丁老師，我想問一下，剛剛報(bào)告這塊當(dāng)中熱儲能介紹比較少，比如跟采用熔鹽熱儲能有什么區(qū)別?

丁玉龍：在儲能領(lǐng)域應(yīng)該是會得到比較大的發(fā)展，為什么這么講，大概60%是熱和冷，我覺得盡量以熱和冷存儲，我基本的判斷，成本也是比較低的比如電池儲電，大概在3000塊錢，用儲熱的話，也有不同的技術(shù)，成本大概在30-60元之間/每千瓦小時，當(dāng)然有些低溫部分，這個成本應(yīng)該是它的優(yōu)勢很多，它的壽命也比較長，你要用30年左右是沒有任何疑問的。也有很多人會說，電變成熱穩(wěn)能就會遍地，但是未來熱是不可阻擋的趨勢，可能現(xiàn)在的情況不可能有第二個選擇或者更好的選擇，要么用燃?xì)?，這是歐洲和美國的經(jīng)驗(yàn)，特別是解決霧霾的問題，把煤在能源結(jié)構(gòu)減20%左右，不會是一個太大的問題，我覺得是這個。那么，解決這個問題的辦法，我們國家沒有那么多氣，而且也是不穩(wěn)定的，用電是最好的，今年更嚴(yán)峻，這里儲能不是為了儲，其實(shí)我們電池儲能是不能解決銷納問題的，成本也不能成，儲熱的時候，比如20幾塊錢，國家是有補(bǔ)貼在里面，或者補(bǔ)貼多或者補(bǔ)貼少，但是你不能超過這個錢，老百姓很現(xiàn)實(shí)。你的價錢比以前高老百姓不干的，所以我覺得有個概念，把電變成熱，從實(shí)用上，把電變成熱，把技術(shù)提升上來，但是投資我們沒有那個空間，我這個不是專家言論，除非你增加它的功率。所以這里面需要一個綜合解決方案，我不知道有沒有把問題回答好。

提問：非常感謝丁老師專業(yè)的回復(fù)。