这个创造世界纪录的团队，想改变一点点世界

来源：中国科学报2025-05-06 09:29

　　■中国科学报记者陈欢欢

　　在中国科学院工程热物理研究所（以下简称工程热物理所）研究员陈海生的“朋友圈”中，至今流传着他认真写论文、催导师改论文的故事。

　　但发论文不是陈海生做科研的初心。

　　“现在发表的文章，5年或者10年后能不能转化为实际生产力？”这是陈海生2009年刚回国时思考的问题。

　　如今16年过去，陈海生带领团队开发的大规模压缩空气储能技术，不仅从论文变为专利，还成为实实在在的工程，服务国家、造福大众。团队“从0到1”的创新历程，入选中国科学院建院75周年75个科技创新故事，近日相关成果获得中国科学院杰出科技成就奖。

　　陈海生很喜欢一句名言：人活着，就是为了改变世界。他给这句话加上自己的注脚：哪怕改变一点点也行。

这个创造世界纪录的团队，想改变一点点世界

300兆瓦级先进压缩空气储能系统。工程热物理所供图

　　创新是敲门砖

　　工程热物理所储能研发中心（以下简称储能研发中心）正在做的这件改变世界的“小事”，就是被《科学》评为人类面临的125个终极科技问题之一的储能技术。

　　2020年9月，我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，可再生能源发展进入快车道。但可再生能源天然具有波动性、间歇性特点，给电网安全、稳定运行带来严峻挑战。储能系统就像一个巨型充电宝，可以提高电网对可再生能源的消纳水平，减少弃风、弃光现象，是构建新型电力系统和进行能源革命的关键支撑。

　　早在2009年，陈海生便看到了大规模储能技术的战略制高点和发展趋势，带领团队踏入了这条宽阔的赛道。那时，各种新型储能技术刚刚起步，唯一成熟的“参赛选手”就是抽水蓄能电站。

　　“我们的目标就是瞄准抽水蓄能这个‘老大’，接近甚至超越它。”陈海生说。

　　研究团队首先要解决传统压缩空气储能技术的“先天不足”和“水土不服”问题。当时，传统压缩空气储能电站的效率较低，德国、美国两座电站仅分别为42%、54%。此外，传统压缩空气储能电站没有摆脱化石能源，需要依赖天然气提供热源，而我国能源禀赋是贫油少气。

　　因此，最初选定这一研究方向就存在很多质疑的声音。有人认为新能源不成气候，储能前景不大；有人认为技术上太难，很难实现突破；也有人认为国外也仅有两座电站，我们不可能大规模发展起来。

　　但陈海生心里有数，他说：“我们没有什么优势，只能从零开始，创新、创新、再创新。”

　　陈海生指出，过去100多年来，叶轮机械的设计理论都是基于热力学第一、第二定律，认为单位工质热功转化过程越接近卡诺循环，效率越高。

　　“但我们研究发现，压缩空气储能系统要想获得最高效率并不遵循卡诺循环的方向，而是储能和释能过程的‘原路返回’。”陈海生解释说，单一部件的高效率并不足以带来系统的高效率，只有实现储能和释能的过程对应、参数匹配，才能真正提高效率。

　　由此，研究团队提出了有别于传统技术路线的中国方案——先进压缩空气储能新原理系统。其先进之处在于，在不使用天然气的前提下大幅提高效率，300兆瓦系统设计效率达到72.1%，为目前全球最高，与抽水蓄能相当。

　　创新成为叩开一扇原创技术大门的敲门砖。

　　一步一个脚印

　　要将理论创新转化为技术创新，需要人才、平台、经费等各方面资源。这对当时刚刚回国、“囊中羞涩”的陈海生来说，是一个不小的挑战。

　　陈海生没有仅盯着“明天的面包”，而是郑重制定了一个面向2030年的时间表，计划从小到大进行突破，一方面降低风险，一方面积累经验。

　　储能研发中心主任徐玉杰回忆，2009年时，谁也想不到储能会发展起来，国内连压缩空气储能的实验台都没有。

　　于是，陈海生带领团队首先搭建了一个15千瓦实验台。由于没有场地，他们给两栋楼之间的夹道装上一扇门、盖一个顶棚，作为实验室。虽然简陋，却是团队难忘的起点。

　　此后，研究人员一步一个脚印，从1.5兆瓦到10兆瓦、再到100兆瓦和300兆瓦，4次建成“国际首套”系统。

　　储能研发中心总工程师李文表示，每次规模放大都不是简单叠加，而是从设计参数到关键部件的彻底创新。更大的难点在于国内外都没有可参考的先例，完全靠自己摸索前行。

　　15年来，团队成员的足迹遍及河北廊坊、贵州毕节、河北张家口、山东肥城、河南信阳、宁夏中宁，常常一待就是一年半载，哪里有项目，哪里就是第二科研战场。通过不断的技术创新，示范项目的系统额定效率稳步提高，从52.1%到60.2%，再到60.7%、70.2%、72.1%。哪怕是小数点后的这一点提升，也是所有人共同奋斗的结果。

　　2024年4月，国际首套300兆瓦先进压缩空气储能国家示范电站并网发电，年发电量约6亿度，每年可节约标准煤约18.9万吨，减少二氧化碳排放量约49万吨。

　　15年的时间，研究人员用实实在在的项目和数据回应了当年的质疑。

　　不过，300兆瓦并不是极限。据悉，团队目前正在研发更大规模、更高效率、更低成本的压缩空气储能技术。“感谢中国科学院和国家创新体系，一路支持我们开展战略性、前瞻性，同时也需要长期探索的重大技术研究。”陈海生说。

　　为了理想跳出舒适圈

　　“实验室里样机运转一次就能发表论文，但产品化要求每次都必须稳定运行，商品化则同时要追求性价比。”陈海生感慨，一项技术的产业化甚至比实验室研发还难。

　　在技术创新这条长链上，任何一个环节的失误，都可能导致最终的失败。陈海生也认识到“科学家做产业化，很多事情不在行”。他的应对方式是主动学习政策理论和经济知识。从2012年开始，他们参与行业调研、撰写相关报告，算好技术发展的经济账，为国家制定相关政策和规划提供行业见解，推动行业整体发展。

　　2018年下半年，随着10兆瓦示范电站建成运行，首套100兆瓦示范电站建设如火如荼，产业化公司中储国能（北京）技术有限公司应运而生。

　　如今，研究所和公司形成了“1+1＞2”的效果。研究团队专注于更高参数的原始创新，公司则担负起关键部件研发和制造、系统集成和运行的重任，并不负众望地实现100%的装备自主化率。

　　有人认为技术转移至企业后，科学家就可以甩手不管了。对此，陈海生并不同意，并总结出一些经验。

　　首先是以“我”为主开展示范。“有的投资人嫌技术开发太慢，问能不能半年完成。我明确拒绝，技术开发必须按科学规律来，请他理解。”陈海生说。

　　其次是适时转变角色。前期由技术主导，后期要清醒地让位于市场，由市场主导。

　　最后是专注。“战略难点有时候不在于做什么，而是不做什么。我们团队15年来只专注做压缩空气储能这一件事。只有排除干扰、抵住诱惑、集中精力、持之以恒地不懈奋斗，才能实现理想。”陈海生说。