中國科學院工程熱物理研究所研究員陳海生

從科研到產業化的“死亡之谷”

首先我們來了解一下什麼是科研到產業化的“死亡之谷”。我們以科學和技術來開始。我們經常講科技，科技實際上是由科學和技術組成，但科學和技術是兩個不同的概念。

科學是關於自然界、人類社會和人自身的規律的事實、原理、方法和觀念的知識體系以及建立這個知識體系的社會活動。科學的任務是發現規律，提出理論，認識世界，解釋世界。

技術是根據生產實踐或科學原理而發展成的各種工藝操作方法和技能，以及相應的材料、裝置、工藝流程等等。技術的任務是發展或開發出新的方法、手段、措施或途徑。

所以根據科學和技術的不同，我們的科研工作一般分成三類。一是基礎研究，它沒有特定的商業目標,是一種以探索規律,發展原理,提出理論為目的的科學發現活動；二是技術研究，是把科研成果應用到生產上、工程上的技術創新活動；三是應用研究，是以工程為目標,探索新知識新技術的應用。

現在科研工作的評價機制的關注點往往是文章、專利、獲獎、專案和經費，但是科研工作的目的根本不是這些。

文章和專利是科研工作的副產品，專案和經費是對科研工作的投入，榮譽和獲獎是科研工作的品牌，這些都不是科研工作的目的。

基礎研究的目的是，發現新現象、總結新規律、提出新理論；技術研究的目的是，發明創造、在國家重大需求和重要產業中得到應用；應用研究的目的是，實現技術推廣和產業化，創造生產力。

接下來，我們來了解一下產業化工作是什麼。產業化主要指科技成果轉移轉化，是為提高生產力水平而對科技成果所進行的後續試驗、開發、應用、推廣直至形成新技術、新工藝、新材料、新產品，發展新產業等活動。所以，產業化是將科技成果轉化為實體產業，最終要生產出產品，體現科技成果的經濟效益和社會效益。

我們思考科研跟產業化之間存在的根本區別，主要體現在以下幾個方面：

第一是目的不同。科研工作的目的是發現、發明，產業化的目的是創造經濟和社會效益。

第二是物件不同。科研工作的物件是面向“思場”，要得出新理論和新技術，但是產業化面向的是“市場”。可以說“思場”比“市場”要簡單，而“市場”更為複雜，它要面對政策、金融、產業等等，當然也包括科技。

第三是風險不同。科研工作如果有1%的可能，就可以付出100%的努力去探索；而產業化只有經過100%的論證，才可以投入實施，所以兩者對風險的要求不同。

第四是投入不同。科研工作投入的是經費，而產業化投入的是投資。科研經費投入之後，完成目的和任務就可以了，甚至是可以寬容失敗的；但是產業化的目的是要創造效益，它有投資回報的要求。

第五是產出不同。科研工作的產出是新理論、新技術，不一定賺錢，也不一定是成熟的產品；產業化要求必須產出產品，以產品作為載體，為投資產生效益。

所以從某種意義上講，產業化更難，成熟度要求更高，面向的物件更加複雜，對管控風險的要求更高。

科研到產業化的“死亡之谷”，講的就是科學技術通向產業化的過程當中，它們之間存在難以逾越的鴻溝。新的科研成果如果不能跨越這個鴻溝，就無法走向市場，無法轉化為生產力。特別是硬科技，需要長期投入，而且一般會經歷一個較長期的投入多於產出的階段。而只有過了死亡之谷，到達收益快速增長階段，才能成功實現產業化。

而且科研要跨越產業化的“死亡之谷”，不僅需要轉化為產品，而且還需要提升和跨越。科研相對產業化來講，面向的環境相對簡單，這就是為什麼大部分的技術無法跨越這個死亡之谷，而僅僅停留在科研成果的層面，不能成為產業。

那麼我們為什麼一定要去做產業化呢？這是因為，產業化是科學研究到應用推廣過程的重要環節，也是促進國家科技發展和社會進步的有效手段。中科院提出的“三個面向”，不光面向國家重大需求和麵向科技前沿，同時要面向國民經濟主戰場，這是我們中科院和研究所的重要發展方針。而且透過產業化，可以反哺科研，成為團隊科研工作可持續發展有效保障；還可以提高科研人員的收入，為最終實現財務自由提供有效的途徑。

跨越“死亡之谷”，壓縮空氣儲能技術的產業化發展路徑

下面我以我們團隊的壓縮空氣儲能技術的發展過程為例，同大家分享我們的產業化經歷。儲能行業大家都比較熟悉，它被稱為第三次工業革命的支撐技術，最近十年呈爆發性增長，要歸因於三大驅動力。

第一，移動電子裝置大規模的應用，以前使用的都是固定終端，如PC，現在我們都是使用移動終端，如手機、pad，原來的網際網路發展為現在的移動網際網路，這些變化導致對移動能源的需求大幅度增加；

第二，交通電氣化的發展，電動腳踏車、電動汽車等，引發了驅動能源儲能的需求大幅度增長；

第三，固定式或者是規模化的儲能技術的發展，這也是我們團隊主要研究的領域。大力發展可再生能源是國家的重大需求，但由於可再生能源具有間歇性、不穩定性，迫切需要把這種不可控的能源，變成可控能源，對儲能提出了巨大的市場需求。

在裡夫金的《第三次工業革命》這本書中，作者提出了第三次工業革命的五大支柱產業，在這五大支柱產業當中，儲能都是他們的關鍵支撐技術，因此儲能被稱為能源革命的支撐技術。儲能也被列入了我國的國民經濟和社會發展的十三五規劃，是國家的戰略性新興產業，是典型的硬科技。在過去的十年，全球除抽水蓄能外的新型儲能技術的裝機增長了55倍。根據國際能源署的預測，到2050年，儲能裝機數量上還要再增長10倍。市場需求巨大而迫切。

我們研究的壓縮空氣儲能，是一種適合大規模應用的儲能技術。在用電低谷時，把高壓空氣儲存在儲能裝置當中；在用電高峰時，再將高壓空氣釋放，驅動透平做功發電。壓縮空氣儲能系統具有規模大、建設成本低、壽命長、儲能條件不受限制的優勢。

傳統的壓縮空氣儲能技術存在三個技術瓶頸，第一是依賴大型的儲能洞穴，受地理條件限制；第二是效率相對較低；第三是依賴化石燃料。

我們研究的新型壓縮空氣儲能技術透過高效壓縮、膨脹、蓄熱、換熱、整合最佳化等方法來提高系統的效率；將空氣以液態或者高壓氣態進行儲存，擺脫對大型儲氣洞穴的依賴；透過壓縮熱回收再利用，擺脫對化石燃料的依賴。

壓縮空氣儲能技術複雜，牽扯到多個行業，甚至受政府政策的影響，是一個典型的需要長期投入的硬科技，其透過死亡之谷的難度非常大。

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我們要跨越科研到產業化的死亡之谷，首先要跨越技術成熟度的難題。從提出新型壓縮空氣儲能概念到完成基礎研究，再完成關鍵技術突破，最後透過示範，一步一步跨越死亡之谷。壓縮空氣儲能是一個多學科交叉的系統工程，我們針對壓縮空氣儲能整個系統的複雜性，重點開展了三個關鍵科研問題研究：首先是壓縮機和膨脹機內部流動的問題，第二是超臨界蓄熱蓄冷技術，最後是全工況的系統設計技術。

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跨越了技術成熟度的難題，面對產業化複雜的環境，同時也需要多方面的投入。我們要建立規模相對比較大的壓縮空氣儲能系統，要有團隊、平臺和投資來支撐科技成果的轉移轉化。首先我們建立了100餘人的壓縮空氣儲能專業團隊，這也是目前國際最大的壓縮空氣儲能團隊，真正承擔起發展壓縮空氣儲能這個相對複雜的硬科技的重擔。第二是建立平臺，建立完整的研發體系。我們建成了針對各種部件的測試平臺和整合驗證平臺，成為國際上唯一具備10-100MW級的部件實驗和系統整合測試能力的研發平臺。第三是吸引投資。不僅獲得經費支援，我們還透過與投資人之間的相互學習、促進，能夠更加貼近產業化和市場，促進技術研發。

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最後，我們還需要降低科研到產業化的風險，要保證從勝利走向勝利。我們從小到大，一步一步來做。我們先做1.5MW，再到10MW，最後到100MW。透過不斷的跨越，實現產業化。透過不斷的跨越，效能也不斷的提高，規模提高2個量級，效率提高了20%，成本大幅度下降。為我們產業化提供了更好的經濟指標和效能指標。

這是我們2013年建成的1.5MW示範系統和2016年建成的10MW壓縮空氣儲能示範系統。我們從2017年初啟動了100MW壓縮空氣儲能技術研發和示範工作。

回顧我們的發展歷程，基本上走過了基礎研究到關鍵技術再到產業化到應用的過程。我們過程中的感受和體會是，一是在做產業化的過程中，可以進一步明確科研工作的方向——面向應用的科學與技術研究；二是科研和產業化可以相互促進，不僅科研可以促進產業化，我們實現產業化的過程當中，我們也建立了壓縮空氣儲能的新理論，在壓縮空氣儲能領域發表的論文數量在全球是第一名，申請的壓縮空氣儲能專利數量也達到全球第一。

下一步我們將繼續堅定研發壓縮空氣儲能技術，不斷地推進技術成熟和產業化，為壓縮空氣儲能技術的發展，乃至中國的儲能事業和能源革命，貢獻我們綿薄之力。這是我們的夢想，我們的使命，也是我們的責任。

中儲國能

中儲國能（北京）技術有限公司是中國壓縮空氣儲能領域的開拓者和引領者，同時也是國際領先壓縮空氣儲能系統解決方案提供商，技術來源於中國科學院工程熱物理研究所。

中國科學院工程熱物理研究所自2005年開展壓縮空氣儲能技術研發，原創性地提出了先進壓縮空氣儲能技術新原理。該技術具有規模大、成本低、壽命長、清潔無汙染、儲能週期不受限制、不依賴化石燃料及地理條件等優勢，是極具發展潛力的長時大規模儲能技術，主要適用於電源側、電網側及少數用電大戶。

研究所現已突破了1—100MW級壓縮空氣儲能系統關鍵技術，整體研發程序及系統性能均處於國際領先水平。

國際首套10MW先進壓縮空氣儲能電站是貴州畢節壓縮空氣儲能國家示範專案，已於2016年底建成並執行。國際首套100MW先進壓縮空氣儲能國家示範專案位於河北張家口市，目前已完成主裝置加工及測試，正在開展土建施工及裝置安裝工作，計劃於2021年年底建成。