能源转型的燃眉之急

“深度调峰时锅炉燃烧不稳”“频繁启停机加速设备损耗”——这些燃煤电厂（CFPP）的痛点，随着新能源占比攀升愈发尖锐。哈尔滨工业大学能源学院团队在《工程》期刊的最新研究中，提出了一种创新解法：将压缩空气储能（CAES）系统与燃煤电厂“拼装”成三联供系统，让传统煤电化身“灵活调节器”。

当“充电宝”遇见燃煤机组

传统压缩空气储能需配套独立储热罐，而研究团队发现，燃煤电厂的水汽循环系统温度跨度（20°C-537°C）恰好覆盖CAES全流程需求。如同“乐高拼接”，科学家将CAES的压缩热直接导入电厂给水系统，省去储热装置；放电时又抽取电厂余热预热压缩空气，打破储能与释能的热力学耦合限制。

“这相当于给电厂装了个2万吨级的‘充电宝’。”论文数据显示，单个循环可省煤2.85吨，储能往返效率（RTE）提升2.24%，系统总效率最高可达77.5%。更巧妙的是，系统能根据季节需求切换三种模式：

纯发电模式：利用夜间低谷电储能，日间高峰放电增发；

热电联产：冬季将低压压缩热用于供暖，热效率提升至77.5%；

冷电联产：夏季降低膨胀机入口温度，额外输出冷能。

热力学的“黄金组合”

研究团队通过18种耦合方案对比，发现关键设计密码：低温取水，高温回水。例如在储能阶段，从电厂给水系统低温段（如120°C以下）取水冷却压缩空气，再将升温后的水回注高温段（如200°C以上），相当于“偷走”电厂原本需要蒸汽加热的热量。这种设计使燃煤机组在35%低负荷运行时，供电煤耗下降3.2%。

放电时的预热策略更显智慧。先用60-90°C的低温给水加热空气，再用高品位蒸汽补充升温，相比纯蒸汽加热方案，电厂发电量损失减少12%。团队用“温度阶梯”比喻：“就像登山时先坐缆车到半山腰，再徒步冲刺，既省力又高效。”

经济账里的转型密码

技术突破还需算清经济账。研究显示，集成方案使CAES建设成本降低302万元（主要省去储热罐），动态投资回收期从21.7年缩短至10.4年。若应用于北方采暖地区，年收益可达1713万元，其中供热贡献占比67%。

但挑战依然存在：系统在高温多雨地区收益下降15%，且过度依赖电厂原有基础设施。论文通讯作者刘金福提醒：“这不是简单硬件拼接，需要根据区域能源需求定制耦合方案。”

未来能源系统的“瑞士军刀”

这项研究为煤电转型提供了新思路——通过储能系统“打补丁”，老电厂也能焕发灵活性。团队正探索将技术拓展至光热发电耦合场景，未来或实现“零碳调峰”。正如论文结语所言：“当传统能源与新型储能打破界限，碳中和之路将多一把多功能钥匙。”

来源: Engineering