新聞?dòng)浾?國(guó)倩
通訊員 楊云鋒
實(shí)習(xí)生 鐘亞?wèn)|
你有沒(méi)有想過(guò)，那些從煙囪里冒出的二氧化碳，有一天會(huì)成為你家空調(diào)和電燈的“綠電管家”？這不是科幻情節(jié)，而是正在發(fā)生的現(xiàn)實(shí)。近日，長(zhǎng)江大學(xué)新能源研究所所長(zhǎng)魏凱教授揭開(kāi)了一項(xiàng)能讓二氧化碳“變身”的前沿研究——將工業(yè)排放的CO?變成儲(chǔ)能介質(zhì)，甚至讓廢棄油氣庫(kù)成為服務(wù)民生的“超級(jí)充電寶”。
讓CO?從工業(yè)尾氣變“綠電管家”
“我們做的工作簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就兩件事：第一，給CO?‘充電’——用風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)的多余電力，把CO?壓縮、液化，把電能存起來(lái)；第二，讓CO?‘放電’干活——需要用電時(shí)，把高壓的CO?釋放出來(lái)推動(dòng)機(jī)器發(fā)電，或者讓它去幫油田增產(chǎn)、去地下取熱。”長(zhǎng)江大學(xué)新能源研究所所長(zhǎng)魏凱教授這樣解釋CO?儲(chǔ)能的神奇原理。
他進(jìn)一步說(shuō)明，這個(gè)過(guò)程就像家里空調(diào)或熱泵的“放大版”。在風(fēng)電、光伏發(fā)電多的“低谷期”，用多余的電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，把CO?壓縮成高溫高壓流體，將電能轉(zhuǎn)化為“壓力能”和“熱能”儲(chǔ)存起來(lái)，CO?本身則變成液態(tài)存于罐中；當(dāng)用電高峰來(lái)臨，偏偏遇上無(wú)風(fēng)或陰天——光伏和風(fēng)機(jī)發(fā)不上電時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)便登場(chǎng)了。只需將儲(chǔ)存在地下的CO?釋放出來(lái)，壓力瞬間解除，它就像搖晃后猛然開(kāi)啟的香檳，“砰”的一聲劇烈膨脹、氣化噴涌，推動(dòng)發(fā)電機(jī)飛速旋轉(zhuǎn)。電流，就這樣穩(wěn)穩(wěn)地送了出來(lái)?！癈O?在全密閉系統(tǒng)里循環(huán)利用，幾乎沒(méi)有損耗?！蔽簞P說(shuō)。
“這就像一個(gè)巨大的‘能量銀行’?！蔽簞P說(shuō)，相較于抽水蓄能、傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能等方式，CO?儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)十分突出：一是能量密度高，設(shè)備更小巧——CO?極易液化，31.4℃就能實(shí)現(xiàn)，儲(chǔ)能密度是傳統(tǒng)壓縮空氣的數(shù)倍甚至上百倍，儲(chǔ)同樣多的電，罐子可以小很多；二是選址靈活，不挑地方，不用像抽水蓄能那樣找山找水，也不用像壓縮空氣那樣需要大洞穴，用壓力容器就行，城市邊上、工業(yè)園區(qū)、風(fēng)電場(chǎng)旁邊都能建；三是既是“儲(chǔ)能高手”，也是“多面手”——除了發(fā)電，還能同時(shí)供冷供熱，實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用。
這種儲(chǔ)能能否直接用在家庭？魏凱介紹，目前系統(tǒng)主要應(yīng)用于“源網(wǎng)側(cè)”和“用戶(hù)側(cè)”的大型場(chǎng)景，還無(wú)法縮小成家庭“充電寶”，但普通人會(huì)間接受益。
“未來(lái)小區(qū)或附近商業(yè)區(qū)建一座CO?儲(chǔ)能站，夜里用電低谷時(shí)儲(chǔ)能儲(chǔ)冷，下午用電高峰時(shí)，既放電支撐千家萬(wàn)戶(hù)的電器運(yùn)轉(zhuǎn)，又能輸送冷量給商場(chǎng)中央空調(diào)?！彼硎?，這會(huì)讓家里的電更穩(wěn)定、更綠色，電費(fèi)也可能因電網(wǎng)“削峰填谷”變得更合理，而工廠、數(shù)據(jù)中心等則能直接用上儲(chǔ)存的冷、熱、電，實(shí)現(xiàn)能源自給?！澳軒痛蠹沂‰娰M(fèi)，還能助力‘雙碳’，讓空氣更好——我們把工業(yè)排放的CO?抓回來(lái)干有用的事，最后大部分封存回地下，既利用了價(jià)值，又減少了排放，守護(hù)藍(lán)天白云。”魏凱說(shuō)。
把廢棄油氣庫(kù)變“超級(jí)充電寶”
在長(zhǎng)江大學(xué)武漢校區(qū)前不久舉行的低碳催化與二氧化碳利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室年度工作會(huì)議暨2026年高端論壇上，魏凱還分享了團(tuán)隊(duì)的另一核心研究方向——讓廢棄油氣庫(kù)變身“超級(jí)充電寶”?！皬U棄油氣庫(kù)本身就是天然的‘壓力容器’，有良好的封閉性、巨大的存儲(chǔ)空間和天然的多孔巖石結(jié)構(gòu)。”他說(shuō)，與其耗費(fèi)巨資建設(shè)地面高壓儲(chǔ)罐，不如利用這個(gè)現(xiàn)成的“地下倉(cāng)庫(kù)”。
依托長(zhǎng)江大學(xué)石油與天然氣工程的優(yōu)勢(shì)學(xué)科，團(tuán)隊(duì)正將廢棄油氣庫(kù)打造成集儲(chǔ)能、石油增產(chǎn)、地?zé)岚l(fā)電、碳封存于一體的綜合性能源基地?！斑@既是拓展學(xué)科新方向的嘗試，也是助力國(guó)家‘雙碳’戰(zhàn)略的現(xiàn)實(shí)努力。”
除了作為儲(chǔ)能介質(zhì)，CO?還能變身多種高價(jià)值新能源產(chǎn)品。魏凱介紹，它可以成為光熱發(fā)電、工業(yè)余熱回收的“工作流體”，油田增產(chǎn)的“驅(qū)油劑”，以及地?zé)岚l(fā)電的“取熱劑”，在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用。
這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展，讓現(xiàn)場(chǎng)參會(huì)人員充滿(mǎn)期待。魏凱介紹，目前研究正處于從實(shí)驗(yàn)室向示范驗(yàn)證和商業(yè)化邁進(jìn)的關(guān)鍵階段。2025年，行業(yè)迎來(lái)兩大標(biāo)志性突破：9月哈電集團(tuán)發(fā)布世界首套兆瓦級(jí)壓縮CO?電熱儲(chǔ)能中試系統(tǒng)，技術(shù)被鑒定為“國(guó)際領(lǐng)先”；11月中石油中標(biāo)吉林油田10MW/60MWh跨臨界CO?儲(chǔ)能示范工程，這是國(guó)內(nèi)首個(gè)此類(lèi)項(xiàng)目。
“我們團(tuán)隊(duì)研發(fā)的3MW電加熱器，預(yù)計(jì)2026年將在鄂爾多斯盆地開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。”魏凱表示，多位專(zhuān)家預(yù)測(cè)，2030年前后，這項(xiàng)技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
談及團(tuán)隊(duì)的核心突破，魏凱自豪地表示，長(zhǎng)江大學(xué)新能源研究所打通了“CO?儲(chǔ)能-熱驅(qū)增產(chǎn)-地?zé)衢_(kāi)發(fā)”三位一體的技術(shù)鏈條?！昂芏嘌芯恐魂P(guān)注一個(gè)點(diǎn)，我們從系統(tǒng)層面出發(fā)，構(gòu)建了從地下到地上再到地下的全循環(huán)利用模式，把儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性與油田增產(chǎn)、地?zé)衢_(kāi)發(fā)效益結(jié)合起來(lái)?！?/p>
同時(shí)，依托低碳催化與二氧化碳利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，團(tuán)隊(duì)完善了實(shí)驗(yàn)室和模型方法研究，為油田綠色轉(zhuǎn)型提供了科學(xué)依據(jù)。
在“雙碳”目標(biāo)下，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。魏凱指出，它能精準(zhǔn)解決新能源行業(yè)的兩大痛點(diǎn)：一是破解新能源“靠天吃飯”的難題，提供大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，讓不穩(wěn)定的綠電變成可靠電力；二是改善非常規(guī)油氣低產(chǎn)低效的現(xiàn)狀，用CO?驅(qū)油提采、取熱發(fā)電，讓老油田煥發(fā)新生。
“規(guī)?；⒕C合化、融合化，是未來(lái)的三大發(fā)展方向。”魏凱展望，這項(xiàng)技術(shù)將與大型風(fēng)光基地配套，成為電網(wǎng)的“穩(wěn)壓器”；從單一儲(chǔ)電向“冷-熱-電-汽”綜合能源服務(wù)延伸；與CCUS產(chǎn)業(yè)深度融合，打造“碳中和”能源樞紐，為國(guó)家能源綠色轉(zhuǎn)型注入強(qiáng)勁動(dòng)力。
（受訪者供圖）
