液氮密度是多少(液氮密度)

文 | 吕雅宁

编辑 | 苏建勋

2021年5月，北京已是初夏，160多公里外的张家口张北县，大风呼啸而过，温度不过十来度。"坝上一场风，从春刮到冬。春天刮出山子，秋天刮出犁底层。当地人如此调侃。

这样的自然环境特性，却让中储国能CEO纪律和华控基金项目负责人为之兴奋，丰富的风能资源，为新能源发电提供了得天独厚的条件。在这里，中储国能即将落成百兆瓦级压缩空气储能项目，将在项目容量和系统效率上，再次创下新的世界纪录。

张家口之行两个月后，华控基金完成了对中储国能的首次投资。2021年的最后一天，张家口的百兆瓦先进压缩空气储能示范电站完成设备安装及系统集成，正式进入系统带电调试阶段。

2021年11月，中储国能获得由华控基金领投的3.2亿元融资。截至2022年5月，华控基金共参与3轮投资后，企业估值连翻数倍。

在资本和技术的加持下。2022年9月，张家口的百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目，顺利实现并网发电。至此，目前世界单机规模最大、效率最高的新型压缩空气储能电站在张家口正式投运。

从数据指标来看，该示范项目的建设规模为100兆瓦/400兆瓦时，即单机功率达到100兆瓦，意味着电站每天若工作4小时，每小时生产10万度电，一天生产的电量就能足够约5万户家庭使用。

这座打破世界纪录的储能电站背后的中储国能，其研发团队来自中国科学院工程热物理研究所（以下简称：中科院工程热物理所），也是中国最先入局压缩空气储能领域的一支专业力量。

把一项无人问津的技术做到世界领先，这背后是一场十余年的蛰伏，除了在技术端的攻坚以外，更少不了资本侧的长期陪伴与扶持。华控基金与中储国能的联合，正是双碳时代下，中国硬科技企业成长的绝佳样本。

01、从账上就剩20万，到刷新世界纪录

在中国，对于新型压缩空气储能技术的关注，从2004年前后就开始布局。中科院工程热物理所的陈海生，就是行业中第一批吃螃蟹的人。

2009年，在英国高校工作结束的陈海生，回到中科院工程热物理所，正式组建起一支研究新型压缩空气储能系统的研发团队。

在英国高校工作期间，他被安排给一家公司的液氮汽车发动机做热力分析。恰恰是这个仅有3万英镑的小项目，让我意识到液氮做移动式储能的能量密度比较小，如果研究一种能安装在地面上的固定式储能，前景也许会更好。陈海生曾表示。

彼时，可再生能源才刚在中国起步，其比例也仅占到能源系统的1%左右，市场对于储能的需求更是处于空白地带，不少老前辈都对这项研究前景感到担忧。

既然利用可再生能源发电，已是大势所趋。那为何不多迈出一步，关注储能？陈海生从零开始，搭建起科研团队。

如果要按照传统压缩空气储能技术路线，已有可复制的样本模式，只需要找到合适的地下洞穴泵入压缩空气，在需要的时候利用化石燃料燃烧升温释放用于发电即可。但传统技术模式下，地理条件限制多、工艺复杂且能效低、化石燃料带来新污染等问题，都极大限制了市场推广的可行性。

陈海生所关注的，正是解决传统技术模式的这些痛点。

团队认为，更加高效的压缩机、膨胀机和蓄热换热系统，以及更简单、环保的工艺流程，是提升能效的关键；用高压储气罐代替储气洞穴，能大大解决地理条件限制。

他们开始研发新型储气装置，如压力容器、压力管道、人工储气硐室以及柔性储气装置，而非仅仅受限于大型地下空间。这样一来，项目选址会更加灵活，便于技术的大规模推广。

在储热换热的工序里，研发团队采用压缩热来代替燃烧发热，使空气在膨胀过程中不使用天然气等化石燃料。简单来说，每个环节都会把能量储存起来，在发电的时候再加以释放，不会造成任何额外的污染。更重要的是，简洁的工艺流程让储能系统的效率不断提升。

中储国能副总经理田雨向36碳表示：这些开拓性工作，当年在国际上也少有任何经验可参考，能坚持下来全凭责任心和事业心。但现在从多个项目看来，其性能和可靠性是能经受市场的考验的。

可大约在十年前，团队还一度面临资金不足的难题。当时正值做到兆瓦级项目的前夕，账面上所剩不多。技术人员拿出破釜沉舟的勇气，去拼这个项目。但还好，最终大家做出来了，也拿到了新的经费。

从千瓦级的项目，一路突破1.5兆瓦、10兆瓦，再到如今投运的百兆瓦项目，中储国能不仅在项目容量上实现了翻倍，更将项目的最高设计效率提升至70%左右，不断刷新世界纪录。

百兆瓦先进压缩空气储能示范电站。图片来源：中储国能

田雨表示，储能不是只停留在实验室的技术，必须要从效率和经济性去做技术突破，以可产业化为导向去设计产品。

系统规模增加后，项目的单位投资成本也持续下降。据估算，系统规模每提高一个数量级，单位成本下降可达约30%。目前100MW系统的单位成本约为800-1200元/kWh，同抽水蓄能系统单位成本基本相当甚至更低，比国外系统低50%以上，未来仍有下降空间。

02、让空气成为充电宝

当下，储能和新能源项目已经成为紧密捆绑的搭档。间歇性、波动性和周期性极强的风能和太阳能，让不少新能源项目的靠天吃饭成了最突出的问题。已经有不少项目，因为无法就地消纳或送出，不得不关掉设备以弃风、弃光限电。

储能，正成为新能源项目的标配和必配技术，双碳目标更是催生出万亿级的储能蓝海市场。据光大证券预测，到2025年，我国储能投资市场空间将达到0.45万亿元；2030年增长到1.30万亿元左右；从2020年起至2060年碳中和，储能投资累计市场空间将达到122万亿元。

压缩空气储能，就是利用空气——这种无处不在的介质以完成电力储存。在用电低谷时，利用压缩机将空气压缩为高压空气，并储存起来；到了用电高峰，再将高压空气释放，以驱动膨胀机并带动发电机来发电。

形象一点，可以用吹气球的动作来帮助理解：当把空气压缩进储气装置，可以看作把一个气球吹起来并封口；接着把气球里的空气释放以驱动一个小风车转动，可以看作在用电高峰时释放这些空气，并驱动发电。

一充一放的过程，不难看出压缩空气储能是一种典型的物理储能方式。但眼下，以电池为主的化学储能市场一片喧嚣，物理储能市场似乎少了一些热度。

其实，多种新型储能技术因其不同的技术特性、场景适应性，在一定时期内会相互并行存在。

对于长时大规模储能场景来讲，新型压缩空气储能和抽水蓄能在规模、功能等方面重合度较高，有望形成对抽水蓄能的补充和替代，并且随着产业化进一步发展，新型压缩空气储能的商业化成本和效率还在持续优化之中，这将是一个极具发展潜力的技术领域。华控基金的行研经理向36碳表示。

主要储能技术路线对比。来源：36碳整理制表

传统的物理储能形式中，抽水蓄能长期占据主流地位，具备技术成熟、经济性好、适合大规模开发条件等优势。据统计，全球抽水蓄能累计装机规模占全球储能市场的比重已超过九成。不过抽水蓄能的局限性也较为明显，需要建在水资源丰富且高度落差大的地区。

一个典型的抽水蓄能电站占地可达上千亩，需要建设上、下两个水库，以及包括引水管、导流管、引水渠、盘山公路等在内的配套设施，若不能利用当地已有的自然条件加以改造建设，完全通过人工建设的抽水蓄能电站将得不偿失。

传统抽水蓄能电站。图片来源：视觉中国

压缩空气储能，其场景适应性和抽水蓄能较相似，又能弥补抽水蓄能的技术局限。正在凭借其储能容量大、安全性高、零污染和寿命久等特点，被看作是极具发展前景的储能技术之一。

实际上，压缩空气储能技术由来已久。最早可以追溯到上世纪40年代，世界上第一座商用压缩空气储能电站，是1978年德国的Huntorf电站。不过在那之后，并没有得到大规模的商业化应用。

传统压缩空气储能系统，非常依赖化石燃料和大型储气室。把高压空气存储在地下岩穴中，由于释放大量气体的过程中需要吸热，需要用燃气点火加温来帮助气体升温，使其发电效果更好。因此，本来被给予了环保期待的储能技术，却又因燃烧化石燃料而增加新的污染，而且复杂的工艺流程也让能量系统效率有所折减，使之只能维持在50%左右。

不过，压缩空气储能的技术原理没有被全盘否认。整个行业期待的，是一种更加清洁、经济的新型压缩空气储能方式。

03、华控基金，如何成为捕风人？

千帆竞发的储能赛道中，当另一边的储能电池成为资本宠儿的时候，华控基金嗅到了物理储能领域中不一样的机会。

回想起和中储国能CEO见面的场景，华控基金项目负责人依然津津乐道。

当我们得知，中储国能先进压缩空气储能项目的系统设计效率已达到70%时，我们就知道这技术能成。华控负责人向36碳表示。

随着技术的演进，中储国能在推动技术产业化后的项目成本将继续降低，这对于长时大规模储能场景是非常有优势的。

近期天风证券的一份研究就做出预测，在效率提升和成本下行推动之下，压缩空气储能产业预计2025年累计装机容量达到6.76GW，2030年累计装机容量达到43.15GW。

目前，华控基金连续完成两轮领投，更从资本侧加速了中储国能在先进压缩空气储能领域的产业化进程和规模化布局。

华控负责人表示，和技术驱动的企业沟通，很重要的一点就是能够与对方的共振。如果对方谈到的技术亮点，自己连这种概念都不理解，那就是没有聊到一起去。很幸运，˙长期技术沉淀带来的共振让双方团队在沟通中减少了很多壁垒。

在对技术的执念上，华控基金和中储国能似乎有一种天然的默契在。

中储国能的技术与研发团队，也均源自中科院工程热物理所，在压缩空气这一领域的技术沉淀，已从探路者成为了引路人。

成立于2007年的华控基金，团队大部分源自于清华大学，长期专注于硬科技领域投资，每年完成的细分市场行研报告已逾千份。一直以来，华控基金持续关注新一代信息技术、先进制造和生物技术。在双碳目标提出后，华控组建了专门的碳中和研究团队，此前在硬科技领域的种种积累，帮助团队快速识别出自身优势与双碳领域的交叉机会。

拿此次的压缩空气储能项目来讲，项目团队发现设备的膨胀机和压缩机，其实和航空发动机有着异曲同工的原理。中科院工程热物理所正是以动力研究为起步发展起来的，而华控基金在航空航天方面也有着链条完整的投资布局。围绕飞机制造产业链上下游各关键环节，华控投资在各领域深度参与投资布局：在上游的材料领域投资了金天钛业和鑫垚陶瓷；中游的航空部件制造领域投资了明日宇航、三角防务、北摩高科、广联航空以及成立航空；在下游地面保障领域则投资了立航科技。这种默契让华控与中储国能的专家团队，在技术研讨上不断产生共鸣。

这也不难理解，双方的合作进展为何会如此迅速。

华控基金的行研经理表示，双碳目标提出后，他们绘制了现阶段的碳流图与实现碳中和后的碳流图，研究目前温室气体来源于哪些环节、碳的流动方式，并对比实现碳中和之后的碳流图，筛选减碳重点行业、领域的关键技术路径，帮助投资决策。

在加速布局的碳中和赛道上，除了中国压缩空气储能领域的领军企业中储国能之外，华控基金还投资了包括动力电池三元正极材料供应商容百科技(688005)、清洁能源装备整体解决方案供应商厚普股份(300471)等优秀企业。

当然，这是一个长周期的产业。中储国能用了将近二十年的时间，将新型压缩空气储能技术从一片空白，深陷烧冷灶困局，一路做到了世界领先。

投资逻辑也是一样，华控基金的三轮投资，直接推动了中储国能在未来几百兆瓦、乃至上千兆瓦的压缩空气储能项目的建设。而在技术类别纷繁，迭代快速的双碳领域，更需足够的耐心与定力。