中國儲能網(wǎng)訊：新型儲能作為支撐新型能源體系和新型電力系統(tǒng)建設的關鍵技術(shù)，是加快能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要支撐。黨的二十屆三中全會提出，加快規(guī)劃建設新型能源體系，完善新能源消納和調(diào)控政策措施。日前，位于湖北省孝感市應城市的300MW（兆瓦）壓氣儲能電站示范工程全功率并網(wǎng)發(fā)電，正式啟動兩個地下鹽穴注氣采氣，意味著應城300MW鹽穴壓縮空氣儲能電站開始商業(yè)運行。
變廢為寶
儲能對于解決新型電力系統(tǒng)“雙高”問題（高比例的可再生能源、高比例的電力電子設備）和新能源發(fā)電的波動性、間歇性、不穩(wěn)定性至關重要。
壓縮空氣儲能是一種新型大規(guī)模電力儲能系統(tǒng)，用于電網(wǎng)削峰填谷、有效平衡供需，提高電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力和安全可靠性，具有大功率、長時間、全綠色等特點。具體來說，在電網(wǎng)負荷低谷期間，通過壓縮機將空氣壓縮成高壓狀態(tài)，儲存至儲氣庫中，同時將壓縮熱儲存于儲罐中；在用電高峰期時釋放儲氣庫內(nèi)高壓空氣，吸收儲存的壓縮熱后，驅(qū)動空氣透平機組發(fā)電。
近年來，湖北、江蘇、山東等地紛紛探索鹽穴壓氣儲能技術(shù)。此次并網(wǎng)發(fā)電的湖北應城300MW壓氣儲能電站示范工程，是目前已全面投用的單機功率世界第一、儲能規(guī)模世界第一、轉(zhuǎn)換效率世界第一的300MW鹽穴壓縮空氣儲能電站示范工程。
與壓力容器儲存等方式相比，鹽穴壓氣儲能有何優(yōu)勢？
“鹽穴是地下鹽層被開采后形成的腔穴。不僅密閉性好，而且穩(wěn)定性高，是儲存高壓空氣的理想場所，兼具使用壽命長、成本低、占地少、安全環(huán)保等諸多優(yōu)勢。相比興建鋼罐等壓力容器儲存的方式，利用鹽穴等地下洞穴建設大容量儲能電站，將顯著降低原材料、用地等方面的成本。”中國科學院武漢巖土力學研究所研究員馬洪嶺表示，并非所有的鹽穴都適合壓氣儲能，一是要選擇密閉性好、較為穩(wěn)定、安全性高的鹽穴，對鹽層厚度和埋深也有一定的要求，并保證有足夠的儲存空間；二是適合壓氣儲能的鹽穴與電站間的距離不能太遠，距離過遠會降低儲能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率。
湖北應城有多年的鹽礦開采歷史，地下有豐富的鹽穴資源。據(jù)介紹，應城300MW壓氣儲能電站示范工程利用廢棄鹽礦洞穴作為儲氣庫，打造一個超級“充電寶”——單機功率達300MW級，儲能容量達1500MWh，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率約70%，每天儲能8小時、釋能5小時，年均發(fā)電約5億千瓦時，轉(zhuǎn)化的電量可以滿足75萬居民一年的用電需求，能有效應對新能源發(fā)電的波動性、間歇性和隨機性，將對湖北省電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和新能源消納發(fā)揮重要作用。
突破難關
“地上工程決定好壞，地下工程決定成敗?！边@是專家們對鹽穴壓氣儲能工程的一致看法。壓氣儲能的效率由地上工程決定，但深地儲氣庫的建設卻是壓氣儲能工程最終能否實現(xiàn)的決定性因素。
湖北應城項目鹽穴儲氣庫地質(zhì)條件復雜，大口徑注采井鉆完井難度大。中國工程院院士、中國科學院武漢巖土力學研究所研究員楊春和團隊與數(shù)科集團深地技術(shù)科研團隊、中石油等多家單位協(xié)同，經(jīng)過聯(lián)合技術(shù)攻關與實驗論證，不斷優(yōu)化利用方案、鉆井工程系統(tǒng)方案，成功攻克復雜鹽穴空間高效利用成套技術(shù)、數(shù)智化選址技術(shù)，并在世界范圍內(nèi)首次利用水平壓裂形成的鹽穴水平老腔開展地下儲能，首次實現(xiàn)了高位注氣、低位排鹵的沉渣空隙儲氣擴容新方案。
楊春和介紹，目前鹽穴的造腔方式主要有單井單腔和水平對接井。壓裂形成的鹽穴老腔具有形態(tài)差、難利用的特點。武漢巖土所利用現(xiàn)場試驗，論證出腔體具有良好的密封性，具備利用潛力。實踐證明了水平壓裂形成的鹽穴水平老腔可以用于地下儲能，為我國鹽穴采空區(qū)的大規(guī)模利用奠定了堅實的基礎。
“我國的層狀鹽巖不同于國外的鹽丘，在造腔過程中會形成大量的沉渣并占據(jù)鹽穴空間，無法利用其下部的沉渣空隙體積。不僅是儲高壓氣體，在儲氫、儲氦領域都面臨著鹽穴上部有效空間太小、經(jīng)濟效益受限的問題。因此，我們探尋沉渣空隙儲氣擴容的新方案?！睏畲汉捅硎?，通過現(xiàn)場測試，研究團隊論證了新方案的可行性，實現(xiàn)了鹽穴沉渣空間利用“零的突破”，鹽穴地下空間利用率從20%提高到了70%以上，有效降低了工程造價并縮短了建設工期。
據(jù)了解，鹽穴壓氣儲能相關技術(shù)已全面應用于我國目前在建及擬建的鹽穴壓縮空氣儲能電站，包括湖南衡陽、河南平頂山、江蘇淮安、江西樟樹、云南安寧、陜西榆林、山東泰安、四川自貢等地的18座鹽穴壓縮空氣儲能電站，累計總功率達1950MW。
如何布局
近年來，隨著我國能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，可再生能源在能源體系中的占比逐漸增加，對加快儲能建設提出了更高的要求。
2024年，我國新型儲能裝機規(guī)模突破7000萬千瓦。截至2024年底，全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規(guī)模達7376萬千瓦，較2023年底增長超過130%。新型儲能調(diào)度運用水平持續(xù)提升，2024年新型儲能等效利用小時數(shù)約1000小時。
深部儲能可以大幅度提高能源儲備能力，是保障我國能源安全的重大戰(zhàn)略需求。我國鹽礦資源豐富，存在大量鹽礦地下采空區(qū)，利用已有老腔不僅能夠避免鹽礦采空區(qū)沉陷、垮塌等地質(zhì)災害，還將鹽礦采空區(qū)變成地下空間資源，變廢為寶，實現(xiàn)了鹽礦地下采空區(qū)的資源化利用。
“當前我國地下儲氣庫‘從0到1’任務已經(jīng)完成，現(xiàn)在我們要對地層進行分類，搞清楚哪些地方適合儲備哪種能源。”除了儲油、儲氣外，近幾年，楊春和還把目光瞄準了儲氫、儲氦。
氫能具有來源廣、熱值高、無污染、應用場景豐富等優(yōu)點，有效利用氫能是實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的有效途徑?！鞍凑占夹g(shù)路線建設，未來合適的地層可以實現(xiàn)儲油、儲氫、儲氦，實現(xiàn)多場景、多元素綜合應用。”楊春和認為，大規(guī)模儲氫是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，也是我國實現(xiàn)“雙碳”目標的重要戰(zhàn)略選擇。鹽穴因其具有密封性能好、儲氫規(guī)模大、成本低、安全性高等優(yōu)點，是最具潛力的儲氫方式。 （經(jīng)濟日報記者 李思雨）
