英国伯明翰教授丁玉龙：液态空气储能技术前景巨大

在深圳刚刚结束的第六届中国国际储能大会(5.24-5.26)上，英国伯明翰大学教授丁玉龙在《液态空气储能技术的最新商业化进展》的演讲中指出，储能技术可以帮助解决世界面临的三难问题：能源安全问题、能源可持续问题、能源价格问题。这是非常好的理念，但是不同国家之间怎么互联起来，技术上可能是最容易的，但是要把关系理顺，挑战可能是政治问题，而不是技术问题。液态空气储能技术在技术成熟度、技术可实施性、成本和经济型上具有强的竞争力，应用前景巨大。液态空气储能的集成应用的益处是其他不能比拟的。

以下是丁玉龙演讲内容：

主持人：接下来让我们用热烈掌声欢迎英国伯明翰大学教授丁玉龙先生，他今天的演讲话题是《液态空气储能技术的最新商业化进展》。

丁玉龙：非常感谢!那今天我其实是可以用英文来演讲的，但是我看了今天的观众主要还是中国观众，所以我用中文来演讲，请外国朋友听同传。大部分都是中国人，可能中文好一些。

说新技术其实也不太新了，这个技术就是我们团队发明的，我想开始讲几点，第一，能量的不同形式和不同应用形式，那么就是我们现在的现状就是属于很多储能技术，原则上不同应用领域，现在情况是多种不同技术并行，但是很成熟的技术，可能其他技术不能说很成熟的，像2009年我们发表一篇文章，这篇文章引用次数非常高，差不多一千次了吧。没有最好的技术，只有最合适的技术，这是第一点想跟大家交流的。

第二点，储能是干什么用的，储能不是一个万能药，不能解决所有问题，那么解决我们能源网的一些问题，我们需求跟供给方式不匹配的，其实有大概四类技术可以解决储能是其中之一，我们还有其他技术，即使这样储能市场还是很大。我讲一下液态空气储能技术跟其他技术的比较，这里数据核实一下还是比较准确的，但我必须说一下，比如说电池技术可以很贵，可以3000块钱一千瓦小时，我们不去管它，不同性能的电池价格不一样的，我们不去追究它，不去太注意这个东西。

液态空气技术它是什么技术，储能技术，就是我们机械类的，它不是工业型的，它是几分钟级的，可能参加二次调平。

这里作一个历史回顾。液态空气储能技术是传统的空分技术和发电鱼鳔输配电技术的集成。它不需要高压，需要电的时候，把它打到高压来进行加热，196度这样的沸点，这是成熟技术了。这个技术的特点是什么?市场上比较成熟的。这个液态空气储能在19世纪就有了，那么利用液态空气储能作为调峰是1977年在英国提出来的，这些工作导致后来公司做了一些工作，但没有做出示范，没有做一个全系统。真正独立的技术，这个就是我们的团队，应该是2003、2004、2005提出来的，当然还有其他一些企业，像美国的，还有像欧洲的企业也做了一些工作。当时我在大学做的。简单的历史发展，我们从2005年提出这个概念，做一些小的系统示范，到现在做五个兆瓦，实际上这个月刚刚完成，大概从下个月开始，就是这样的情况。

可以这样说，这个技术比其他发展上大概要差好几年，大概差5-8年，为什么写5-8年，只要你有资金把人投上你也可以做，但是很快copy很难。另外，这个中试厂是2005建的，这是中试厂的原况，这个中试厂搬到伯明翰大学，这是它的现况。大家比较一下这个图，一个是学校里面，它增加了一个储热测试，它是靠余热来解决。这是我们的全图，这是已经在建的，那个英国的曼彻斯特，利用一部分余热把电储存，然后进行交易，这个厂建立以后通过第三方进行交易，具体可以提供更多材料。

第二想讲一下使用流程的范围。流程稍微复杂一点，空体进来没错，然后进行压缩、冷却空间，然后进行加热，然后膨胀，然后就是产品出去，这里面是电进来、电出去，空气进来、空气出去，包括绿色的，空气跟水一样，都是比较绿色东西。另外，有压缩过程，产生热，这个热干什么用呢?就是膨胀过程中增加出率，另外这个冷，你把它用来发电效率非常高，可以比一般效率都高，这个效率很高。也就是这部分冷也回收回来。实际上这里面有储热和储冷，是为了提高整个系统的效率。

所以说，我们总结一下，物质流是空气进、空气出，还有把热和冷进出以后效率还是很高的，热和冷不管有没有用处先不管它，热跟电是通用的。

那这个系统大概需要60%，就是现有的技术，大家可能觉得这个比较低，但是不管哪一种储流技术，长规模的技术也能达到50%就很佩服了，很多东西大家讨论都不给出真实的数据，作为应用，或者未来把效率真正体现出来。

能量图，这些还有SNG，离我们利用我估计30-50年吧，使得SNG不太现实，成本、技术成熟性、技术设施不可能在很短时间建成，15%进入我们管网，但是它不普及，跟大家交流一下看法。

另外，我业态空间的储能技术，我刚才说了范围，小型的，比如说这是基于小型的也是储能，但是基于二氧化碳的储能技术，这个项目我们建立到全系统，大概是25千瓦的系统，这个压力大概10-75之间，相当于临界这个状态，那么二氧化碳会出现干粉，因为在高压下，二氧化碳具有腐蚀性，还有一些问题，这个我不具体讲，还有声能储能，可以用于大型和小型，假如泵系统，小型的我可以做分布式系统，这里做小型应用。另外，可能的应用除了这些就是调峰，还有调频。

说到最新颖的，现在还没有进行竞争的，这个刚才讲过了，下面不继续说。这个中试厂搬到伯明翰以后，完成这样的工作，已经试验了几个月了，大家可能要看发电输出及压力的关系，怎么调控，实际上是线性关系，怎么比较好调控呢?我们是液体泵来输送，它就是恒定的，另外就是启停过程，启动是不是很慢?速度是多少，纵轴是输出的功率，大家可以看到，启动是比较快的，给出指令，在两分钟多一点，停机更快。这是前端启动的图，从有指令到启动，大概不到2.5分钟，启动速度肯定是跟电池等不能比的，但是比压缩空气(8-12分钟)要快。假如频率有变化以后，一次调频大概10-30秒，可以参加二次调频。液体空气来运行的，再启动速度很快，可以再参加一次调频。这是我们储能技术在若干年实验的时候，这个数据作比较，它可控制精度还是比较高的，99.8%，这个不是所有的技术都能够达到这个标准，跟踪速度很快。

另外，假如有多余的热，像李总讲的储热，实际上太阳能发热系统，这个跟太阳能发热系统放在一块可能有更好的系统，特别是太阳能有一些低余热。我们做了实验，英国太阳不是太厉害，所以我们用了一些余热，这个图，我们从20度做到50度之间，把余热加进去，发电就是把空气温度加进一点，也就是相当于发电效率大概45%以上，这么低的余热，我们四五十度余热，为什么这么高?原因很简单，你乙一算这个效率应该70%，这个45%效率是比较容易的，其他任何一种技术是达不到这一点的。

下面，我想给大家汇报一下占地面积，大家关心这个东西是不是很大，有几个数据，一个是小的系统，大概160平方米，这个系统是为了示范，其实没有很紧凑，另外5兆的系统，这个是包括停车场的，包括办公的东西，另外我们做了20兆/80兆瓦，这个是跟美国一个能源公司做的一个项目，大概6000平方米，大家比比心里就有数了，是不同的系统，包括电池，占地面积具有极大的竞争性。

另外，成本，我想第一套成本是很高的，任何一个技术没有成熟之前成本都是很高的。进行评估，第一套跟第十套价格差很多，20兆瓦跟80兆瓦系统，每千瓦大概可以做到640美元，就是这个投资，假如千瓦算，每千瓦600多美元，大家看到这个图一定要考虑两个参数，一个是功率大概多大，多少千瓦和兆瓦，第二你的存储量多少，这两个不能混淆。

所以说，这个规模增加，成本下降，这个是毫无疑问的，呆会我给一张图大家知道。成本大概三分之一，也不仅我们这个系统，其它很多也有这个情况。我们做了一个评估，相当于你卖一度电多少钱，你能赚钱，大家做了一个比较，液态空气储能在这，这些要把电池做到很大规模，不大现实或者没有这个需要，如果作为能量型应用，我刚才也说了，我没有认为液态空气形态就是贬低这些，可能差一倍也有可能，号称50%，那么其他一些技术也有可能这样，这只是一个相对的数据，那么下面有些数据，这是我们液态空气储能，第一套系统中试厂确实贵，每千瓦大概一万美元，这是我们的代价，这个事情做了好几年，光跑工厂我自己都跑了好几次，但是第二套系统也便宜很多了，后面设计的系统就降低很多了，刚才表层的数据我也跟大家说了，效率也是，第一套系统效率就是10%左右这个数据大家可能觉得太低了，但数据我觉得已经很好了，因为这个属于大规模的，小规模一定是不行的，那么第二套系统应该是50%左右，那么下面这套系统效率基本60%左右，再提高有没有可能，有些差别，在湿度高的地方，比如在南方成本高一些，原因很简单，要把水从空气里面拿掉，这个成本是需要耗能的，你需要水的蒸发多少，北边空气水的含量很少。

另外，把液态空气储能技术与其他技术作一些比较，花一分钟左右。最成熟是两种，一种是压缩空气储能，一种是抽水蓄能，这个压缩空气储能不太做了，所以储热放在里面，压缩空气储能需要大型储气洞穴。

这个表我觉得是比较客观的，而且这个东西，这些数据应该是比较全的了。压缩空气有两种情况，一种是常模的压缩储能，是比较成熟的时候，已经在美国用了几十年了，大概在40-50%的效率，这种技术热回收，目前没有一个大型示范，正在发展之中，实际上这个技术还不如压缩空气成熟，这个已经出来好几年了，这些数据是比较客观的。另外，涉及的成本，这一类成本，刚才图上看不清楚的，大概10美分。

下面我举两个例子。这些液态空气储能和核电的集成，可能液态空气储能集成化，这部分是液态空气储能，这边是二回度跟三回度做一些储能，把热拿出来，那么投资只能抽去30%，这个大概是电池50%，这个是量级，也可能是10%，这是我想跟大家分享的东西。这个东西，电池是达不到这种结果的，液态空气也做不了，抽水也做不了。

下面，结论。第一，储能技术可以帮助我们解决世界面临三难问题，能源安全、能源可持续问题、能源的价格问题。从芬兰来的同志也讲了，这是非常好的理念，但是不同国家之间怎么互联起来，最关键的就是一些技术上可能是最容易的，但是要把关系理顺，可能是政治问题，不是技术问题。第二是液态空气储能技术在技术成熟度、技术可实施性、成本和经济型上具有强奸竞争力，而且应用前景巨大。液态空气储能的集成应用的益处是其他不能比拟的。

非常感谢大家!这是我们学校的一张图，还是比较漂亮，校园在全球应该前几名。非常感谢大家!

主持人：谢谢丁老师。大家可以提问了。

提问：技术难点是什么?

丁玉龙：它需要集成技术，需要系统的效率怎么去把它进行优化，包括成本的优化，里面的压缩机这是最主要的，特别是压缩机，那么你是选哪种范围的。

提问：你刚才提到除了这个就是经济性，主要就是经济性，还有什么技术难点?

丁玉龙：其他的不必说了，其他新的发展技术。

提问：因为用户既要关心它的技术又要关心它的投资成本，技术没有高的门槛，投资达到好的需求。

丁玉龙：对，技术和成本我们都知道，基本上设计上跟我们传统的发电系统差不了太多，还有空分，关键是你怎样融合两种技术。

提问：那行，谢谢!

提问：丁老师，我想问一下，刚刚报告这块当中热储能介绍比较少，比如跟采用熔盐热储能有什么区别?

丁玉龙：在储能领域应该是会得到比较大的发展，为什么这么讲，大概60%是热和冷，我觉得尽量以热和冷存储，我基本的判断，成本也是比较低的比如电池储电，大概在3000块钱，用储热的话，也有不同的技术，成本大概在30-60元之间/每千瓦小时，当然有些低温部分，这个成本应该是它的优势很多，它的寿命也比较长，你要用30年左右是没有任何疑问的。也有很多人会说，电变成热稳能就会遍地，但是未来热是不可阻挡的趋势，可能现在的情况不可能有第二个选择或者更好的选择，要么用燃气，这是欧洲和美国的经验，特别是解决雾霾的问题，把煤在能源结构减20%左右，不会是一个太大的问题，我觉得是这个。那么，解决这个问题的办法，我们国家没有那么多气，而且也是不稳定的，用电是最好的，今年更严峻，这里储能不是为了储，其实我们电池储能是不能解决销纳问题的，成本也不能成，储热的时候，比如20几块钱，国家是有补贴在里面，或者补贴多或者补贴少，但是你不能超过这个钱，老百姓很现实。你的价钱比以前高老百姓不干的，所以我觉得有个概念，把电变成热，从实用上，把电变成热，把技术提升上来，但是投资我们没有那个空间，我这个不是专家言论，除非你增加它的功率。所以这里面需要一个综合解决方案，我不知道有没有把问题回答好。

提问：非常感谢丁老师专业的回复。