中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：時(shí)代的大勢(shì)下，中國(guó)石油、中國(guó)石化、中國(guó)海油紛紛結(jié)合自身業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)新能源業(yè)務(wù)發(fā)展。如今，面對(duì)日漸火熱的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能賽道，“三桶油”又有怎樣的布局？
中國(guó)石油
“十三五”以來(lái)，中國(guó)石油直屬研究院所、裝備制造企業(yè)陸續(xù)開展電化學(xué)儲(chǔ)能、鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能等超前技術(shù)儲(chǔ)備研究，積累多項(xiàng)材料開發(fā)、裝備制造等關(guān)鍵技術(shù)。
針對(duì)長(zhǎng)時(shí)、大容量全釩液流電池技術(shù)，工程材料研究院聚焦核心材料改性提升、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、組裝密封技術(shù)突破和儲(chǔ)能電堆系統(tǒng)集成：
開發(fā)出硫酸+氟硼酸+甲基磺酸+添加劑（H2SO4+HBF4+CH3SO3H+D-山梨醇）組成的高穩(wěn)定性和寬溫域混酸電解液體系，經(jīng)組分優(yōu)化，使用溫度范圍拓展至-20~50℃；
制備出石墨烯和生物質(zhì)電催化劑（氮摻雜炭黑離子）兩級(jí)修飾的多功能化石墨氈復(fù)合電極（N-CB-G-GF），顯著提升了纖維表面浸潤(rùn)性、電化學(xué)反應(yīng)比表面積（＞43.28m2/g）和氧化還原可逆活性，200mA/cm2電流密度下電池充放電獲得庫(kù)倫效率96.5%、電壓效率88%和能量效率85%；
同時(shí)，工程材料研究院采用平面熱熔和激光焊接密封技術(shù)組合，保證了電堆的內(nèi)外密封效果和運(yùn)行穩(wěn)定性。
基于以上材料改性和技術(shù)攻關(guān)，工程材料研究院自主設(shè)計(jì)集成出500W/1000Wh全釩液流電池電堆，在150mA/cm2電流密度下充放電獲得庫(kù)倫效率90.4%、電壓效率88%和能量效率81%。擬建設(shè)10kW/10kWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（配套BMS和PCS等監(jiān)控、調(diào)度和安防設(shè)備）與60kW光伏配套構(gòu)建光儲(chǔ)一體化微網(wǎng)示范系統(tǒng)，綜合驗(yàn)證和評(píng)估全釩液流電池配儲(chǔ)運(yùn)行性能和經(jīng)濟(jì)效益。
壓縮空氣儲(chǔ)能方面，中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院有限公司經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)，針對(duì)鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能面臨的注采頻率高、注采氣量大的特點(diǎn)，依托國(guó)家油氣工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，突破了高壓氧腐蝕管柱選材技術(shù)瓶頸，研制了大尺寸耐腐蝕完井封隔器等技術(shù)產(chǎn)品，研發(fā)了大井眼固井低溫速凝早強(qiáng)型韌性水泥漿體系，構(gòu)建了鹽穴老腔穩(wěn)定性及密閉性評(píng)價(jià)理論體系，形成了以復(fù)雜老腔改建儲(chǔ)能庫(kù)及大尺寸鉆完井關(guān)鍵技術(shù)為核心的鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能地下工程建設(shè)配套技術(shù)。
▲完井封隔器
研發(fā)了適用于高壓氧腐蝕環(huán)境、大流量高頻注采工況的防腐、防振顫完井封隔器（13-3/8in*10-3/4in、18-5/8"in*13-3/8in），耐壓35MPa，耐溫100℃，一次坐封成功率100%，解決了現(xiàn)有常規(guī)油氣封隔器無(wú)法適用于儲(chǔ)能庫(kù)單井大流量（25～35萬(wàn)方/h）、高頻注采工況（一天多次）、長(zhǎng)工作壽命要求等技術(shù)難點(diǎn)。
▲韌性水泥漿體系微觀結(jié)構(gòu)
自研DRA-1S早強(qiáng)劑，構(gòu)建耐20-40℃條件下低溫速凝早強(qiáng)型韌性水泥漿體系，水泥漿體系24h強(qiáng)度大于14MPa、48h強(qiáng)度大于20MPa。
▲“鍛銑封堵老井”+“新鉆井”老腔改造
首創(chuàng)“鍛銑封堵+鉆新井”復(fù)雜鹽礦老腔改造技術(shù)，建立基于經(jīng)典視差優(yōu)化算法的鹽礦井腔三維重構(gòu)數(shù)值模型，創(chuàng)新形成基于磁測(cè)距的鹽穴老腔定點(diǎn)入腔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新鉆井軌跡入腔點(diǎn)垂向誤差≤0.5米，方位誤差≤2°，有效保證鹽礦老腔的精準(zhǔn)連通，實(shí)現(xiàn)老腔利用最大化。
工程院近年來(lái)完成了金壇、淮安、衡陽(yáng)、肥城等國(guó)內(nèi)鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能的可行性研究工作，主導(dǎo)設(shè)計(jì)了國(guó)內(nèi)首座金壇60MW鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，承擔(dān)了世界首臺(tái)(套)300MW級(jí)非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目的工程建設(shè)。
中國(guó)石化
中國(guó)石化在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域的布局主要集中在壓縮空氣儲(chǔ)能和鐵基液流電池兩大賽道。
2023年4月18日，中國(guó)石化勝利油田深地空間綠色能源院士論壇召開。論壇上，“勝利油田—清華大學(xué)（電機(jī)系）深地空間綠色能源聯(lián)合研究中心”揭牌成為一大看點(diǎn)。
根據(jù)協(xié)議，雙方將聯(lián)合開展不同場(chǎng)景下儲(chǔ)氣、儲(chǔ)能、儲(chǔ)碳技術(shù)攻關(guān)，合作建設(shè)壓縮空氣儲(chǔ)能1兆瓦技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)，拓展建設(shè)100兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能示范工程項(xiàng)目，打造具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，力爭(zhēng)申報(bào)國(guó)家級(jí)或省部級(jí)科技項(xiàng)目，為中國(guó)石化建設(shè)大規(guī)模儲(chǔ)氣庫(kù)和壓縮空氣儲(chǔ)能群做好技術(shù)儲(chǔ)備和科技支撐。
液流電池方面，中石化大連石油化工研究院有限公司從成本和資源的角度考慮，重點(diǎn)開展鐵基液流電池的研究，主要包括鐵鉻液流電池和全鐵液流電池兩種技術(shù)。
大連院主要從關(guān)鍵材料出發(fā)，進(jìn)行單電池的研究和測(cè)試，為電堆的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，最后進(jìn)行系統(tǒng)集成方面的研究工作。
針對(duì)鐵鉻液流電池電化學(xué)反應(yīng)活性差、動(dòng)力學(xué)差、負(fù)極析氫的問(wèn)題開展研究，大連院主要通過(guò)電極的改性，使其能量效率提高到84.5%，且經(jīng)測(cè)試，效率穩(wěn)定性良好。
在鐵鉻液流電池穩(wěn)定性方面，主要考慮容量衰減的問(wèn)題。大連院從電解液的角度開展研究，對(duì)容量衰減的機(jī)理進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)鐵鉻液流電池電解液的組成進(jìn)行優(yōu)化，包括鐵、鉻、鹽酸濃度和用量的優(yōu)化；并開展了電解液添加劑的研究，通過(guò)添加劑使容量衰減率進(jìn)一步降低。目前可將鐵鉻液流電池充放電過(guò)程中的單圈容量衰減降低到千分之六左右。
同時(shí)通過(guò)添加劑和容量恢復(fù)裝置的使用，保證鐵鉻液流電池的容量恢復(fù)到初始的狀態(tài)，為儲(chǔ)能系統(tǒng)的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。此外，大連院也開展了容量衰減SOC監(jiān)測(cè)等方面的一些研究工作。
全鐵液流電池方面，大連院重點(diǎn)研發(fā)電解液，從電解液的黏度、形成沉淀的情況等方面進(jìn)行電解液組成的優(yōu)化，構(gòu)筑了全溶性全鐵液流電池，使其能量效率達(dá)到80%以上。同時(shí)進(jìn)一步開展電堆設(shè)計(jì)方面的研究，包括流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，基于之前在關(guān)鍵材料方面的開發(fā)和優(yōu)選，進(jìn)行電堆的設(shè)計(jì)、均勻性的評(píng)價(jià)，通過(guò)模型和試驗(yàn)反饋流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，開發(fā)高功率密度的電堆。
目前中石化大連院已經(jīng)開發(fā)了30kW/120kWh鐵基液流電池的光儲(chǔ)示范項(xiàng)目，完成了儲(chǔ)能設(shè)施方面的建造以及電池密封性和充放電性能的測(cè)試。
中國(guó)海油
與中石油、中石化相比，中國(guó)海油則以LNG項(xiàng)目為龍頭，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
中國(guó)海油旗下氣電集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心自主開發(fā)的基于新型深冷科技的液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)，可利用LNG冷能實(shí)現(xiàn)常壓、低溫、高密度的液態(tài)空氣能量?jī)?chǔ)存，并在需求時(shí)穩(wěn)定輸出能源，轉(zhuǎn)化效率可達(dá)60%以上。擁有“一種基于LNG冷能利用的液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)”等多項(xiàng)發(fā)明專利。
依托自主技術(shù)，氣電集團(tuán)正在推動(dòng)液態(tài)空氣儲(chǔ)能在浙江LNG三期、江蘇LNG二期等項(xiàng)目的示范應(yīng)用。
2023年11月，中國(guó)海油首座27萬(wàn)方全“坐地式”LNG儲(chǔ)罐在浙完成承臺(tái)施工，寧波“綠能港”三期項(xiàng)目正式進(jìn)入主體施工階段。該項(xiàng)目建成后年處理LNG規(guī)模將達(dá)600萬(wàn)噸。
據(jù)氣電集團(tuán)公司官網(wǎng)，下一步，寧波“綠能港”將全力以赴實(shí)現(xiàn)三期項(xiàng)目如期安全高質(zhì)建成投用的整體目標(biāo)，同步統(tǒng)籌規(guī)劃實(shí)施配套的冷能發(fā)電、固體燃料電池、液態(tài)空氣儲(chǔ)能等項(xiàng)目，打造成能量梯級(jí)利用、低碳環(huán)保的清潔能源綜合利用服務(wù)基地。
整體來(lái)看，中國(guó)石油、中國(guó)石化、中國(guó)海油關(guān)注重點(diǎn)雖有不同，但在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域的布局均未落下，大力發(fā)展大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，將為以“三桶油”為代表的油氣企業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供有力支撐。未來(lái)，除發(fā)電集團(tuán)外，油氣企業(yè)也將成為手握大量?jī)?chǔ)能需求的業(yè)主單位。
