中國儲能網(wǎng)訊：2021年5月，北京已是初夏，160多公里外的張家口張北縣，大風呼嘯而過，溫度不過十來度。"壩上一場風，從春刮到冬。春天刮出山子，秋天刮出犁底層?！碑?shù)厝巳绱苏{侃。
這樣的自然環(huán)境特性，卻讓中儲國能CEO紀律和華控基金項目負責人為之興奮，豐富的風能資源，為新能源發(fā)電提供了得天獨厚的條件。在這里，中儲國能即將落成百兆瓦級壓縮空氣儲能項目，將在項目容量和系統(tǒng)效率上，再次創(chuàng)下新的世界紀錄。
張家口之行兩個月后，華控基金完成了對中儲國能的首次投資。2021年的最后一天，張家口的百兆瓦先進壓縮空氣儲能示范電站完成設備安裝及系統(tǒng)集成，正式進入系統(tǒng)帶電調試階段。
2021年11月，中儲國能獲得由華控基金領投的3.2億元融資。截至2022年5月，華控基金共參與3輪投資后，企業(yè)估值連翻數(shù)倍。
在資本和技術的加持下。2022年9月，張家口的百兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范項目，順利實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。至此，目前世界單機規(guī)模最大、效率最高的新型壓縮空氣儲能電站在張家口正式投運。
從數(shù)據(jù)指標來看，該示范項目的建設規(guī)模為100兆瓦/400兆瓦時，即單機功率達到100兆瓦，意味著電站每天若工作4小時，每小時生產10萬度電，一天生產的電量就能足夠約5萬戶家庭使用。
這座打破世界紀錄的儲能電站背后的中儲國能，其研發(fā)團隊來自中國科學院工程熱物理研究所（以下簡稱：中科院工程熱物理所），也是中國最先入局壓縮空氣儲能領域的一支專業(yè)力量。
把一項無人問津的技術做到世界領先，這背后是一場十余年的蟄伏，除了在技術端的攻堅以外，更少不了資本側的長期陪伴與扶持。華控基金與中儲國能的聯(lián)合，正是雙碳時代下，中國硬科技企業(yè)成長的絕佳樣本。
01、從“賬上就剩20萬”，到刷新世界紀錄
在中國，對于新型壓縮空氣儲能技術的關注，從2004年前后就開始布局。中科院工程熱物理所的陳海生，就是行業(yè)中“第一批吃螃蟹的人”。
2009年，在英國高校工作結束的陳海生，回到中科院工程熱物理所，正式組建起一支研究新型壓縮空氣儲能系統(tǒng)的研發(fā)團隊。
在英國高校工作期間，他被安排給一家公司的液氮汽車發(fā)動機做熱力分析?！扒∏∈沁@個僅有3萬英鎊的小項目，讓我意識到液氮做移動式儲能的能量密度比較小，如果研究一種能安裝在地面上的固定式儲能，前景也許會更好?！标惡Ｉ硎?。
彼時，可再生能源才剛在中國起步，其比例也僅占到能源系統(tǒng)的1%左右，市場對于儲能的需求更是處于空白地帶，不少老前輩都對這項研究前景感到擔憂。
“既然利用可再生能源發(fā)電，已是大勢所趨。那為何不多邁出一步，關注儲能？“陳海生從零開始，搭建起科研團隊。
如果要按照傳統(tǒng)壓縮空氣儲能技術路線，已有可復制的樣本模式，只需要找到合適的地下洞穴泵入壓縮空氣，在需要的時候利用化石燃料燃燒升溫釋放用于發(fā)電即可。但傳統(tǒng)技術模式下，地理條件限制多、工藝復雜且能效低、化石燃料帶來新污染等問題，都極大限制了市場推廣的可行性。
陳海生所關注的，正是解決傳統(tǒng)技術模式的這些痛點。
團隊認為，更加高效的壓縮機、膨脹機和蓄熱換熱系統(tǒng)，以及更簡單、環(huán)保的工藝流程，是提升能效的關鍵；用高壓儲氣罐代替儲氣洞穴，能大大解決地理條件限制。
他們開始研發(fā)新型儲氣裝置，如壓力容器、壓力管道、人工儲氣硐室以及柔性儲氣裝置，而非僅僅受限于大型地下空間。這樣一來，項目選址會更加靈活，便于技術的大規(guī)模推廣。
在儲熱換熱的工序里，研發(fā)團隊采用壓縮熱來代替燃燒發(fā)熱，使空氣在膨脹過程中不使用天然氣等化石燃料。簡單來說，每個環(huán)節(jié)都會把能量儲存起來，在發(fā)電的時候再加以釋放，不會造成任何額外的污染。更重要的是，簡潔的工藝流程讓儲能系統(tǒng)的效率不斷提升。
中儲國能副總經(jīng)理田雨向36碳表示：“這些開拓性工作，當年在國際上也少有任何經(jīng)驗可參考，能堅持下來全憑責任心和事業(yè)心。但現(xiàn)在從多個項目看來，其性能和可靠性是能經(jīng)受市場的考驗的?！?
可大約在十年前，團隊還一度面臨資金不足的難題。“當時正值做到兆瓦級項目的前夕，賬面上大概就剩下20來萬。當時技術人員拿出破釜沉舟的勇氣，去拼這個項目。但還好，最終大家做出來了，也拿到了一批新的經(jīng)費”田雨談到。
從千瓦級的項目，一路突破1.5兆瓦、10兆瓦，再到如今投運的百兆瓦項目，中儲國能不僅在項目容量上實現(xiàn)了翻倍，更將項目的最高設計效率提升至70%左右，不斷刷新世界紀錄。
田雨表示，儲能不是只停留在實驗室的技術，必須要從效率和經(jīng)濟性去做技術突破，以可產業(yè)化為導向去設計產品。
系統(tǒng)規(guī)模增加后，項目的單位投資成本也持續(xù)下降。據(jù)估算，系統(tǒng)規(guī)模每提高一個數(shù)量級，單位成本下降可達約30%。目前100MW系統(tǒng)的單位成本約為800-1200元/kWh，同抽水蓄能系統(tǒng)單位成本基本相當甚至更低，比國外系統(tǒng)低50%以上，未來仍有下降空間。
02、讓空氣成為“充電寶”
當下，儲能和新能源項目已經(jīng)成為緊密捆綁的搭檔。間歇性、波動性和周期性極強的風能和太陽能，讓不少新能源項目的“靠天吃飯”成了最突出的問題。已經(jīng)有不少項目，因為無法就地消納或送出，不得不關掉設備以“棄風、棄光限電”。
儲能，正成為新能源項目的標配和必配技術，“雙碳”目標更是催生出萬億級的儲能藍海市場。據(jù)光大證券預測，到2025年，我國儲能投資市場空間將達到0.45萬億元；2030年增長到1.30萬億元左右；從2020年起至2060年碳中和，儲能投資累計市場空間將達到122萬億元。
壓縮空氣儲能，就是利用空氣——這種無處不在的介質以完成電力儲存。在用電低谷時，利用壓縮機將空氣壓縮為高壓空氣，并儲存起來；到了用電高峰，再將高壓空氣釋放，以驅動膨脹機并帶動發(fā)電機來發(fā)電。
形象一點，可以用“吹氣球”的動作來幫助理解：當把空氣壓縮進儲氣裝置，可以看作把一個氣球吹起來并封口；接著把氣球里的空氣釋放以驅動一個小風車轉動，可以看作在用電高峰時釋放這些空氣，并驅動發(fā)電。
“一充一放”的過程，不難看出壓縮空氣儲能是一種典型的物理儲能方式。但眼下，以電池為主的化學儲能市場一片喧囂，物理儲能市場似乎少了一些熱度。
其實，多種新型儲能技術因其不同的技術特性、場景適應性，在一定時期內會相互并行存在。
“對于長時大規(guī)模儲能場景來講，新型壓縮空氣儲能和抽水蓄能在規(guī)模、功能等方面重合度較高，有望形成對抽水蓄能的補充和替代，并且隨著產業(yè)化進一步發(fā)展，新型壓縮空氣儲能的商業(yè)化成本和效率還在持續(xù)優(yōu)化之中，這將是一個極具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g領域?！叭A控基金的行研經(jīng)理向36碳表示。
傳統(tǒng)的物理儲能形式中，抽水蓄能長期占據(jù)主流地位，具備技術成熟、經(jīng)濟性好、適合大規(guī)模開發(fā)條件等優(yōu)勢。據(jù)統(tǒng)計，全球抽水蓄能累計裝機規(guī)模占全球儲能市場的比重已超過九成。不過抽水蓄能的局限性也較為明顯，需要建在水資源豐富且高度落差大的地區(qū)。
一個典型的抽水蓄能電站占地可達上千畝，需要建設上、下兩個水庫，以及包括引水管、導流管、引水渠、盤山公路等在內的配套設施，若不能利用當?shù)匾延械淖匀粭l件加以改造建設，完全通過人工建設的抽水蓄能電站將得不償失。
壓縮空氣儲能，其場景適應性和抽水蓄能較相似，又能彌補抽水蓄能的技術局限。正在憑借其儲能容量大、安全性高、零污染和壽命久等特點，被看作是極具發(fā)展前景的儲能技術之一。
實際上，壓縮空氣儲能技術由來已久。最早可以追溯到上世紀40年代，世界上第一座商用壓縮空氣儲能電站，是1978年德國的Huntorf電站。不過在那之后，并沒有得到大規(guī)模的商業(yè)化應用。
傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)，非常依賴化石燃料和大型儲氣室。把高壓空氣存儲在地下巖穴中，由于釋放大量氣體的過程中需要吸熱，需要用燃氣點火加溫來幫助氣體升溫，使其發(fā)電效果更好。因此，本來被給予了環(huán)保期待的儲能技術，卻又因燃燒化石燃料而增加新的污染，而且復雜的工藝流程也讓能量系統(tǒng)效率有所折減，使之只能維持在50%左右。
不過，壓縮空氣儲能的技術原理沒有被全盤否認。整個行業(yè)期待的，是一種更加清潔、經(jīng)濟的新型壓縮空氣儲能方式。
03、華控基金，如何成為“捕風人”？
千帆競發(fā)的儲能賽道中，當另一邊的儲能電池成為資本寵兒的時候，華控基金嗅到了物理儲能領域中不一樣的機會。
回想起和中儲國能CEO見面的場景，華控基金項目負責人依然津津樂道。
“當我們得知，中儲國能先進壓縮空氣儲能項目的系統(tǒng)設計效率已達到70%時，我們就知道這技術能成。”華控負責人向36碳表示。
隨著技術的演進，中儲國能在推動技術產業(yè)化后的項目成本將繼續(xù)降低，這對于長時大規(guī)模儲能場景是非常有優(yōu)勢的。
近期天風證券的一份研究就做出預測，在效率提升和成本下行推動之下，壓縮空氣儲能產業(yè)預計2025年累計裝機容量達到6.76GW，2030年累計裝機容量達到43.15GW。
目前，華控基金連續(xù)完成兩輪領投，更從資本側加速了中儲國能在先進壓縮空氣儲能領域的產業(yè)化進程和規(guī)模化布局。
華控負責人表示，和技術驅動的企業(yè)溝通，很重要的一點就是能夠與對方的共振。如果對方談到的技術亮點，自己連這種概念都不理解，那就是沒有聊到一起去。很幸運，˙長期技術沉淀帶來的共振讓雙方團隊在溝通中減少了很多壁壘。
在對技術的執(zhí)念上，華控基金和中儲國能似乎有一種天然的默契在。
中儲國能的技術與研發(fā)團隊，也均源自中科院工程熱物理所，在壓縮空氣這一領域的技術沉淀，已從探路者成為了引路人。
成立于2007年的華控基金，團隊大部分源自于清華大學，長期專注于硬科技領域投資，每年完成的細分市場行研報告已逾千份。一直以來，華控基金持續(xù)關注新一代信息技術、先進制造和生物技術。在雙碳目標提出后，華控組建了專門的碳中和研究團隊，此前在硬科技領域的種種積累，幫助團隊快速識別出自身優(yōu)勢與雙碳領域的交叉機會。
拿此次的壓縮空氣儲能項目來講，項目團隊發(fā)現(xiàn)設備的膨脹機和壓縮機，其實和航空發(fā)動機有著異曲同工的原理。中科院工程熱物理所正是以動力研究為起步發(fā)展起來的，而華控基金在航空航天方面也有著鏈條完整的投資布局。圍繞飛機制造產業(yè)鏈上下游各關鍵環(huán)節(jié)，華控投資在各領域深度參與投資布局：在上游的材料領域投資了金天鈦業(yè)和鑫垚陶瓷；中游的航空部件制造領域投資了明日宇航、三角防務、北摩高科、廣聯(lián)航空以及成立航空；在下游地面保障領域則投資了立航科技。這種默契讓華控與中儲國能的專家團隊，在技術研討上不斷產生共鳴。
這也不難理解，雙方的合作進展為何會如此迅速。
華控基金的行研經(jīng)理表示，雙碳目標提出后，他們繪制了現(xiàn)階段的碳流圖與實現(xiàn)碳中和后的碳流圖，研究目前溫室氣體來源于哪些環(huán)節(jié)、碳的流動方式，并對比實現(xiàn)碳中和之后的碳流圖，篩選減碳重點行業(yè)、領域的關鍵技術路徑，幫助投資決策。
在加速布局的碳中和賽道上，除了中國壓縮空氣儲能領域的領軍企業(yè)中儲國能之外，華控基金還投資了包括動力電池三元正極材料供應商容百科技(688005)、清潔能源裝備整體解決方案供應商厚普股份(300471)等優(yōu)秀企業(yè)。
當然，這是一個長周期的產業(yè)。中儲國能用了將近二十年的時間，將新型壓縮空氣儲能技術從一片空白，深陷“燒冷灶”困局，一路做到了世界領先。
投資邏輯也是一樣，華控基金的三輪投資，直接推動了中儲國能在未來幾百兆瓦、乃至上千兆瓦的壓縮空氣儲能項目的建設。而在技術類別紛繁，迭代快速的雙碳領域，更需足夠的耐心與定力。
