中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：雙碳”目標(biāo)下，傳統(tǒng)能源應(yīng)用的時(shí)代加快落幕，全面發(fā)展新能源大勢(shì)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(chǔ)能是解決這些問(wèn)題的重要手段。平日里觸手可及的空氣，在儲(chǔ)能領(lǐng)域卻成為了“新秀”。一種被稱為超大號(hào)的電池——壓縮空氣儲(chǔ)能，在蘇南的一座城市：金壇，正逐步孕育生長(zhǎng)。
常州金壇，是長(zhǎng)三角一個(gè)擁有58萬(wàn)常住人口的行政區(qū)。這座小城工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，居民生活自在和諧。有序的城市運(yùn)行，少不了電力的支撐。金壇供電公司是整個(gè)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(lái)，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(shì)嚴(yán)峻，供需不平衡，電網(wǎng)運(yùn)行就很容易出現(xiàn)波峰波谷，這樣一來(lái)，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(chǎng)驚險(xiǎn)的考驗(yàn)。國(guó)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(hào)，整個(gè)電網(wǎng)的供需矛盾達(dá)到了一個(gè)非常緊張的程度，電網(wǎng)運(yùn)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(wú)險(xiǎn)的度過(guò)了危機(jī)，但莊重回想起來(lái)依然覺(jué)得驚心動(dòng)魄。最近幾年，隨著長(zhǎng)三角一體化步伐的加快，金壇新增的工業(yè)項(xiàng)目如雨后春筍般冒了出來(lái)，作為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的“晴雨表”，金壇的用電量和用電負(fù)荷一直增長(zhǎng)強(qiáng)勁。
截止目前，全社會(huì)用電量的增幅超過(guò)了28%。在用電量快速增長(zhǎng)的同時(shí)，用電負(fù)荷也在快速增長(zhǎng)。今年夏天，用電最高負(fù)荷達(dá)到116萬(wàn)千瓦。
用電需求量持續(xù)增大、用電負(fù)荷不斷升高，無(wú)形之中，讓電網(wǎng)運(yùn)行的波峰波谷更加明顯，在工業(yè)企業(yè)開(kāi)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(shí)候，電網(wǎng)又會(huì)急劇出現(xiàn)波谷。起起落落之間，莊重的心情也像坐過(guò)山車一樣。
如果能有儲(chǔ)能設(shè)備充當(dāng)調(diào)節(jié)器和穩(wěn)定器，電網(wǎng)的運(yùn)行就會(huì)安全順暢很多。今年九月底，金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，成功發(fā)出了第一度電。這個(gè)工程一期的儲(chǔ)能容量為300兆瓦時(shí)，一個(gè)儲(chǔ)能周期可存儲(chǔ)電量30萬(wàn)度電，可供6萬(wàn)居民一天的用電，年發(fā)電量約1億千瓦時(shí)。金壇的這個(gè)壓縮空氣儲(chǔ)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(kāi)采鹽礦的歷史有上千年，鹽礦開(kāi)采完后，就會(huì)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(gè)個(gè)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(chǔ)奧秘呢？
早在十多年前，金壇就開(kāi)始探索鹽穴的用途，發(fā)現(xiàn)鹽穴是存儲(chǔ)天然氣的好地方，第一座鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的修建和運(yùn)行開(kāi)啟了 “鹽穴+能源”綜合利用的先河。鹽穴里既然可以儲(chǔ)存天然氣，那么，能不能存儲(chǔ)壓縮空氣來(lái)吸納和釋放電力呢？壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，開(kāi)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(guó)華介紹道，這個(gè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)沒(méi)有現(xiàn)成的案例可循，雖然在國(guó)外有案例，但是技術(shù)保密比較嚴(yán)重，只能查到一些公開(kāi)的資料文獻(xiàn)。
作為壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目的總負(fù)責(zé)人，王國(guó)華就是在金壇直溪鎮(zhèn)汀湘村這口22萬(wàn)立方米的鹽穴里，開(kāi)啟了項(xiàng)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(guò)這些電來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，把從大氣中取的空氣在壓縮過(guò)程中形成高溫和高壓的空氣，通過(guò)儲(chǔ)熱系統(tǒng)提取出來(lái)，存儲(chǔ)在儲(chǔ)熱系統(tǒng)當(dāng)中。這個(gè)時(shí)候空氣就變成了高壓低溫，高壓低溫的空氣存儲(chǔ)在地下鹽穴，從而完成了電能的儲(chǔ)存過(guò)程。電能釋放的過(guò)程其實(shí)原理是跟存儲(chǔ)是逆向的過(guò)程，存儲(chǔ)在地下鹽穴當(dāng)中的高壓冷空氣進(jìn)行釋放，在釋放的過(guò)程當(dāng)中，同時(shí)存儲(chǔ)在儲(chǔ)熱系統(tǒng)里面的壓縮熱也進(jìn)行釋放，跟空氣形成交換，把空氣又加熱成高溫和高壓，這個(gè)時(shí)候的高溫和高壓空氣驅(qū)動(dòng)空氣透平帶動(dòng)發(fā)電機(jī)形成電能輸出。
讓鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，既可以儲(chǔ)能又可以發(fā)電。反復(fù)推演了很久，王國(guó)華團(tuán)隊(duì)摸索出了整個(gè)鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目的理論體系和設(shè)計(jì)框架。但到了實(shí)踐環(huán)節(jié)，卻依舊需要“摸著石頭過(guò)河”。空氣動(dòng)力透平膨脹機(jī)在整個(gè)壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目中承擔(dān)著“動(dòng)力源”的作用，是保證整套設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的心臟，但這樣的核心設(shè)備，卻沒(méi)有現(xiàn)成的設(shè)備可以使用，需要項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)重新進(jìn)行研發(fā)定制。
最終王國(guó)華團(tuán)隊(duì)克服了材料、工藝等各方面的難題，王國(guó)華團(tuán)隊(duì)和清華大學(xué)自主研發(fā)出了這臺(tái)“空氣動(dòng)力透平膨脹機(jī)”，是目前投入運(yùn)行容量最大的空氣動(dòng)力透平膨脹機(jī)。在2020年11月27日這天, “空氣動(dòng)力透平膨脹機(jī)”在金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目的施工現(xiàn)場(chǎng)順利完成安裝。
隨著項(xiàng)目建設(shè)的推進(jìn)，壓縮機(jī)、換熱器等專門(mén)研發(fā)定制的設(shè)備陸續(xù)完成了安裝，2021年年初，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入了調(diào)試環(huán)節(jié)，但項(xiàng)目運(yùn)行方的工作人員入場(chǎng)后看到項(xiàng)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(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)可以借鑒，調(diào)試團(tuán)隊(duì)只能頂著壓力，小心翼翼一點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行嘗試。
經(jīng)過(guò)千百次的反復(fù)調(diào)試，今年9月份，金壇這個(gè)壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，成功發(fā)出了第一度電。但距離真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，卻依然還有一段不小的路程。目前，除了傳統(tǒng)的抽水儲(chǔ)能，電池儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能技術(shù)都在齊頭并進(jìn)，金壇如何利用自己的資源稟賦，在未來(lái)，讓鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能成為壽命長(zhǎng)、成本低的可商業(yè)化儲(chǔ)能方式，依然任重道遠(yuǎn)。
中鹽華能儲(chǔ)能科技有限公司總經(jīng)理藺通表示，儲(chǔ)能有各種新型的儲(chǔ)能技術(shù)，每個(gè)技術(shù)都有不同的特點(diǎn)，都在不斷探索前進(jìn)。這個(gè)項(xiàng)目是我國(guó)第一個(gè)商業(yè)化的壓縮空氣儲(chǔ)能電站，是國(guó)家物理儲(chǔ)能領(lǐng)域唯一的國(guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目。目前該項(xiàng)目正在進(jìn)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(yùn)行。
