中國儲能網(wǎng)訊：雙碳”目標(biāo)下，傳統(tǒng)能源應(yīng)用的時代加快落幕，全面發(fā)展新能源大勢所趨。但是，利用風(fēng)、光等可再生能源發(fā)電存在許多不可控的矛盾，而儲能是解決這些問題的重要手段。平日里觸手可及的空氣，在儲能領(lǐng)域卻成為了“新秀”。一種被稱為超大號的電池——壓縮空氣儲能，在蘇南的一座城市：金壇，正逐步孕育生長。
常州金壇，是長三角一個擁有58萬常住人口的行政區(qū)。這座小城工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展，居民生活自在和諧。有序的城市運行，少不了電力的支撐。金壇供電公司是整個區(qū)域電力保障的中心樞紐,每日的繁忙和緊張掩蓋在這座城市的平穩(wěn)之下。
今年9月份以來，在電煤供應(yīng)緊張的大背景下，很多地方的電力供應(yīng)形勢嚴峻，供需不平衡，電網(wǎng)運行就很容易出現(xiàn)波峰波谷，這樣一來，電力調(diào)度的難度就加大了。不久前，金壇電網(wǎng)就經(jīng)歷了一場驚險的考驗。國網(wǎng)常州市金壇區(qū)供電公司總經(jīng)理莊重告訴記者，在10月14號，整個電網(wǎng)的供需矛盾達到了一個非常緊張的程度，電網(wǎng)運行的頻率是50赫茲，在那一天電網(wǎng)頻率一度曾經(jīng)下降到49.95赫茲。
雖然有驚無險的度過了危機，但莊重回想起來依然覺得驚心動魄。最近幾年，隨著長三角一體化步伐的加快，金壇新增的工業(yè)項目如雨后春筍般冒了出來，作為經(jīng)濟運行的“晴雨表”，金壇的用電量和用電負荷一直增長強勁。
截止目前，全社會用電量的增幅超過了28%。在用電量快速增長的同時，用電負荷也在快速增長。今年夏天，用電最高負荷達到116萬千瓦。
用電需求量持續(xù)增大、用電負荷不斷升高，無形之中，讓電網(wǎng)運行的波峰波谷更加明顯，在工業(yè)企業(yè)開足馬力的用電高峰，電網(wǎng)出現(xiàn)波峰，但到了工業(yè)企業(yè)集中下班的時候，電網(wǎng)又會急劇出現(xiàn)波谷。起起落落之間，莊重的心情也像坐過山車一樣。
如果能有儲能設(shè)備充當(dāng)調(diào)節(jié)器和穩(wěn)定器，電網(wǎng)的運行就會安全順暢很多。今年九月底，金壇鹽穴壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，成功發(fā)出了第一度電。這個工程一期的儲能容量為300兆瓦時，一個儲能周期可存儲電量30萬度電，可供6萬居民一天的用電，年發(fā)電量約1億千瓦時。金壇的這個壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)卻和當(dāng)?shù)氐那犒}穴有著不解之緣。
金壇擁有豐富的鹽礦資源，開采鹽礦的歷史有上千年，鹽礦開采完后，就會留下形態(tài)大小各異的鹽穴。穿越千年的風(fēng)塵，如今這些鹽穴卻成為了一個個綠色能源中心。那么，一座座鹽穴里究竟隱藏著什么樣的能源存儲奧秘呢？
早在十多年前，金壇就開始探索鹽穴的用途，發(fā)現(xiàn)鹽穴是存儲天然氣的好地方，第一座鹽穴儲氣庫的修建和運行開啟了 “鹽穴+能源”綜合利用的先河。鹽穴里既然可以儲存天然氣，那么，能不能存儲壓縮空氣來吸納和釋放電力呢？壓縮空氣儲能項目的研發(fā)團隊，開始把目光投向了金壇的千年鹽穴。
中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司副總工程師王國華介紹道，這個技術(shù)在國內(nèi)沒有現(xiàn)成的案例可循，雖然在國外有案例，但是技術(shù)保密比較嚴重，只能查到一些公開的資料文獻。
作為壓縮空氣儲能項目的總負責(zé)人，王國華就是在金壇直溪鎮(zhèn)汀湘村這口22萬立方米的鹽穴里，開啟了項目的探索之路。他利用電網(wǎng)低谷的電和可再生能源電網(wǎng)消納不掉的電源，通過這些電來驅(qū)動壓縮機，把從大氣中取的空氣在壓縮過程中形成高溫和高壓的空氣，通過儲熱系統(tǒng)提取出來，存儲在儲熱系統(tǒng)當(dāng)中。這個時候空氣就變成了高壓低溫，高壓低溫的空氣存儲在地下鹽穴，從而完成了電能的儲存過程。電能釋放的過程其實原理是跟存儲是逆向的過程，存儲在地下鹽穴當(dāng)中的高壓冷空氣進行釋放，在釋放的過程當(dāng)中，同時存儲在儲熱系統(tǒng)里面的壓縮熱也進行釋放，跟空氣形成交換，把空氣又加熱成高溫和高壓，這個時候的高溫和高壓空氣驅(qū)動空氣透平帶動發(fā)電機形成電能輸出。
讓鹽穴壓縮空氣儲能系統(tǒng)，既可以儲能又可以發(fā)電。反復(fù)推演了很久，王國華團隊摸索出了整個鹽穴壓縮空氣儲能項目的理論體系和設(shè)計框架。但到了實踐環(huán)節(jié)，卻依舊需要“摸著石頭過河”?？諝鈩恿ν钙脚蛎洐C在整個壓縮空氣儲能項目中承擔(dān)著“動力源”的作用，是保證整套設(shè)備穩(wěn)定運行的心臟，但這樣的核心設(shè)備，卻沒有現(xiàn)成的設(shè)備可以使用，需要項目團隊重新進行研發(fā)定制。
最終王國華團隊克服了材料、工藝等各方面的難題，王國華團隊和清華大學(xué)自主研發(fā)出了這臺“空氣動力透平膨脹機”，是目前投入運行容量最大的空氣動力透平膨脹機。在2020年11月27日這天, “空氣動力透平膨脹機”在金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目的施工現(xiàn)場順利完成安裝。
隨著項目建設(shè)的推進，壓縮機、換熱器等專門研發(fā)定制的設(shè)備陸續(xù)完成了安裝，2021年年初，整個系統(tǒng)進入了調(diào)試環(huán)節(jié)，但項目運行方的工作人員入場后看到項目圖紙，卻犯難了。
由于整套設(shè)備基本都是自主研發(fā)制造的，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗和標(biāo)準(zhǔn)可以借鑒，調(diào)試團隊只能頂著壓力，小心翼翼一點點進行嘗試。
經(jīng)過千百次的反復(fù)調(diào)試，今年9月份，金壇這個壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，成功發(fā)出了第一度電。但距離真正實現(xiàn)商業(yè)化運營，卻依然還有一段不小的路程。目前，除了傳統(tǒng)的抽水儲能，電池儲能、壓縮空氣儲能、超導(dǎo)磁儲能、飛輪儲能等新型儲能技術(shù)都在齊頭并進，金壇如何利用自己的資源稟賦，在未來，讓鹽穴壓縮空氣儲能成為壽命長、成本低的可商業(yè)化儲能方式，依然任重道遠。
中鹽華能儲能科技有限公司總經(jīng)理藺通表示，儲能有各種新型的儲能技術(shù)，每個技術(shù)都有不同的特點，都在不斷探索前進。這個項目是我國第一個商業(yè)化的壓縮空氣儲能電站，是國家物理儲能領(lǐng)域唯一的國家試驗示范項目。目前該項目正在進行整體的安裝收尾和整體的調(diào)試工作，預(yù)期明年能夠投入商業(yè)運行。
