中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：一壺天地開仙境，百里風(fēng)煙入畫屏。江蘇茅山自古以來因秀美風(fēng)景被譽(yù)為“第八洞天，第一福地”，而大多數(shù)人并不知道茅山也是“鹽山”，千米深處藏著若干個(gè)千年采鹽遺留的鹽穴。茅山腳下，就有一個(gè)在鹽穴中壓縮空氣發(fā)電的“充電寶”——金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站。作為全球首座非補(bǔ)燃式鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站、我國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域唯一國(guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目，2022年5月26日，這個(gè)非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能電站正式投產(chǎn)。
投運(yùn)兩年，這個(gè)舉世矚目的金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目有何運(yùn)行效果？有何示范意義？帶著這些問題我們走進(jìn)項(xiàng)目一探究竟。
試驗(yàn)：電的“重生”
走在金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站廠區(qū)，沒有了汽輪機(jī)轟鳴，也不見粉塵飛揚(yáng)，只看到縱橫交錯(cuò)的管線盤旋環(huán)繞，各類設(shè)備安靜佇立，電從哪里來呢？
值長(zhǎng)鄧建軍介紹說，此時(shí)的電站內(nèi)并沒有電，電“藏”在壓縮空氣和儲(chǔ)熱油中——千米下的鹽穴儲(chǔ)存了超過120個(gè)大氣壓的空氣，壓縮空氣產(chǎn)生的熱量經(jīng)導(dǎo)熱系統(tǒng)進(jìn)入儲(chǔ)熱油，一旦接到電網(wǎng)指令，電才會(huì)再次現(xiàn)身。
來到金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站的集控室，運(yùn)行人員各司其職、安靜有序。接到調(diào)令電話后，運(yùn)行人員立即忙碌起來，屏幕上的壓力曲線開始下降。相較于兩年前，應(yīng)用了“一鍵啟動(dòng)”的控制系統(tǒng)，無論是儲(chǔ)電還是放電，運(yùn)行人員工作更加有條不紊。鄧建軍說，現(xiàn)在要做的，是讓空氣勢(shì)能與熱能“再度結(jié)合”，重新轉(zhuǎn)化為電能，向電網(wǎng)輸送電力。
鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能是利用鹽礦開采后的廢棄礦洞，吸納電網(wǎng)低谷時(shí)的“棄能”，將空氣壓縮到鹽穴中，轉(zhuǎn)化為空氣分子的內(nèi)勢(shì)能，用電高峰時(shí)將分子勢(shì)能加以釋放而做功發(fā)電。這種讓電在空氣中“重生”的顛覆性技術(shù)，改變了傳統(tǒng)電力“即發(fā)即用”的狀況，實(shí)現(xiàn)了電能“時(shí)移”的技術(shù)難題，對(duì)促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)升級(jí)和保障能源電力可持續(xù)發(fā)展，具有十分重大的意義。
由于走的是與國(guó)外壓縮空氣儲(chǔ)能電站完全不同的“非補(bǔ)燃”技術(shù)路徑，項(xiàng)目建設(shè)之初，沒有運(yùn)行流程可套用、沒有運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)可依據(jù)，一切都要摸石頭過河。儲(chǔ)能項(xiàng)目部生產(chǎn)負(fù)責(zé)人龐里波介紹，投運(yùn)初期的機(jī)組需要“分級(jí)啟動(dòng)”，啟動(dòng)時(shí)間需要40～50分鐘，隨著機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行，啟動(dòng)操作必須優(yōu)化和固化。2023年初，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)在儲(chǔ)能側(cè)開發(fā)了電站“一鍵啟動(dòng)”控制系統(tǒng)，啟動(dòng)時(shí)間縮至20分鐘，機(jī)組效率提升0.5%，每年可至少節(jié)約用電300萬度。此外，他們?cè)卺屇軅?cè)提出空氣透平快速啟動(dòng)方法，將發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間由20分鐘降至5分鐘，電站調(diào)峰響應(yīng)速度和效率大幅提升。
“這兩年‘迎峰度夏’‘迎峰度冬’期間，機(jī)組最長(zhǎng)連續(xù)調(diào)峰運(yùn)行62天，有時(shí)候甚至單日內(nèi)‘多儲(chǔ)多發(fā)’，有效保障電力供應(yīng)與消耗之間的動(dòng)態(tài)平衡，提升了電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力和新能源消納能力。”金陵電廠黨委書記、副廠長(zhǎng)張憲嶺說。依托全球首創(chuàng)“非補(bǔ)燃”技術(shù)，機(jī)組完成儲(chǔ)能、發(fā)電周期超335次，提供調(diào)峰電量超2.4億度，全年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4萬噸，減少二氧化碳排放超15萬噸，是世界壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)展史上濃墨重彩的一筆。
示范：“儲(chǔ)”氣育“新”
今年的《政府工作報(bào)告》首次寫到新型儲(chǔ)能，為新型儲(chǔ)能發(fā)展按下“加速鍵”。從技術(shù)意義上的“試驗(yàn)”，再到大規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)景的“示范”，金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目承擔(dān)了為國(guó)家先行探路、為行業(yè)建立標(biāo)準(zhǔn)的重任。
標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)是推動(dòng)科技創(chuàng)新、發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的迫切需要，只有讓創(chuàng)新成果通過標(biāo)準(zhǔn)迅速擴(kuò)散，才能引領(lǐng)新產(chǎn)業(yè)、新模式發(fā)展壯大。為打造國(guó)內(nèi)壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域首批國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，江蘇公司堅(jiān)持自主研發(fā)與產(chǎn)學(xué)研結(jié)合進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，多次打破行業(yè)技術(shù)壁壘，填補(bǔ)壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域的行業(yè)空白。作為科技負(fù)責(zé)人的陳輝，帶領(lǐng)專業(yè)團(tuán)隊(duì)對(duì)項(xiàng)目功能、作用、技術(shù)結(jié)構(gòu)、指標(biāo)進(jìn)行深入提煉，總結(jié)項(xiàng)目建設(shè)過程中的先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和調(diào)試操作方法，聯(lián)合十幾家國(guó)內(nèi)核心制造商對(duì)每一條標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂?；诮K公司主導(dǎo)創(chuàng)建的“創(chuàng)新聯(lián)盟”“創(chuàng)新聯(lián)合體”，陳輝團(tuán)隊(duì)與高校、科研機(jī)構(gòu)、制作商等多主體開展標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)作，最大限度地發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)“為創(chuàng)新劃定底線”的作用。
依托該項(xiàng)目，江蘇公司積極組織創(chuàng)建壓縮空氣儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系。2024年3月，江蘇公司主導(dǎo)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電力儲(chǔ)能用壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)要求》順利發(fā)布，從制定到發(fā)布耗時(shí)四年，僅參與制定標(biāo)準(zhǔn)的單位就有二十家?！皹?biāo)準(zhǔn)制定從來不是單純的技術(shù)問題，我們必須一頭牽著國(guó)標(biāo)委等標(biāo)準(zhǔn)化主管單位，一頭牽著標(biāo)準(zhǔn)研制技術(shù)支撐單位，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的難度不言而喻。”陳輝說。為了設(shè)置必要的技術(shù)門檻、引導(dǎo)科技創(chuàng)新健康發(fā)展，從立項(xiàng)到征求意見，再?gòu)膱?bào)批到送審，陳輝團(tuán)隊(duì)和幾十名專家一起，逐字逐句摳技術(shù)細(xì)節(jié)、優(yōu)化參數(shù)，最終發(fā)布了國(guó)內(nèi)壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域首個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這也標(biāo)志著華能在壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)積累處于領(lǐng)先水平。
江蘇公司加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化專家隊(duì)伍建設(shè)，以陳輝為帶頭人，一支具有科技創(chuàng)新能力、豐富運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)的儲(chǔ)能專家人才隊(duì)伍初現(xiàn)雛形。3名專家4人次當(dāng)選IEC可再生能源并網(wǎng)（SC/8A）和電力儲(chǔ)能技術(shù)委員會(huì)注冊(cè)專家，3名專家入選全國(guó)電力儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，完成了國(guó)內(nèi)首批壓縮空氣儲(chǔ)能電站值長(zhǎng)的取證工作。
從“無標(biāo)準(zhǔn)可依”到“我們就是標(biāo)準(zhǔn)”，金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目走出了一條“科技成果凝練成金”的標(biāo)準(zhǔn)拓荒之路：參與發(fā)布IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，發(fā)布我國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域首個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)各1項(xiàng)，發(fā)布團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)……現(xiàn)在，依托金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目所創(chuàng)建的“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”，正在領(lǐng)跑全世界。
引領(lǐng)：“鏈”出信心
金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站是世界首個(gè)非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能電站，是中國(guó)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。作為國(guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目，更高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、參數(shù)要求對(duì)國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商的軟硬件能力提出了新的挑戰(zhàn)。
項(xiàng)目投產(chǎn)后，由于設(shè)備需要頻繁啟停，壓縮機(jī)上的零件“碳環(huán)密封”出現(xiàn)了更換頻率高甚至影響正常生產(chǎn)的問題?！爸拔覀円恢笔褂玫聡?guó)進(jìn)口的零件，但是成本高、供貨周期長(zhǎng)，我們必須考慮國(guó)產(chǎn)化零件?！饼嬂锊ㄕf。然而，當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)設(shè)備廠家從未做過應(yīng)用于該項(xiàng)目的密封零件。挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，一旦實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，就能極大提高技術(shù)創(chuàng)新能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。經(jīng)過龐里波運(yùn)維團(tuán)隊(duì)和國(guó)內(nèi)設(shè)備廠家的共同探索，“囊式密封”這一國(guó)產(chǎn)化零件研制成功，不僅使用周期長(zhǎng)、造價(jià)成本低，還解決了壓縮機(jī)振動(dòng)大、密封漏氣大等問題，極大提高了機(jī)組的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。
“金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目的核心設(shè)備實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化，給予了我國(guó)制造行業(yè)非常大的信心”，江蘇公司黨委書記、董事長(zhǎng)曹慶偉介紹。在國(guó)產(chǎn)化設(shè)備開發(fā)中，從“做不了”到“做得好”，國(guó)內(nèi)設(shè)備廠家一步步實(shí)現(xiàn)了設(shè)備研制能力迭代，也提振了“中國(guó)制造”的發(fā)展信心。目前，機(jī)組的可靠性和經(jīng)濟(jì)性不斷提升，電—電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到60%以上，比國(guó)際最先進(jìn)的美國(guó)麥金托什電站高出7個(gè)百分點(diǎn)，充分展現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化設(shè)備過硬的產(chǎn)品品質(zhì)。
創(chuàng)新，肩負(fù)著技術(shù)策源、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)集群的期待。未來，鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化前景如何，江蘇公司試圖通過二期項(xiàng)目探索更多可能。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)介紹，二期項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)兩套35萬千瓦非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能電站和一套25萬千瓦補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能電站，項(xiàng)目將于今年開工建設(shè)。百萬千瓦等級(jí)的壓縮空氣儲(chǔ)能基地的打造，將為我國(guó)新型電力系統(tǒng)建設(shè)、電力能源保供提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
筆者手記
初入金壇，便呼吸到了飽含負(fù)離子的清新空氣。茅山腳下、洮湖之濱，金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目矗立于山林草木間，承載起“向綠而行”的低碳生活，鐫繪了新質(zhì)生產(chǎn)力的綠色底色。
截至2024年一季度末，全國(guó)已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目超過3500萬千瓦，同比增長(zhǎng)超200%。上游的大型壓縮機(jī)、透平膨脹機(jī)、儲(chǔ)換熱設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，對(duì)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展有著重大意義，其中不乏儲(chǔ)能領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研深度融合的強(qiáng)勢(shì)推動(dòng)。讓“試驗(yàn)”變“示范”，金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目推動(dòng)一大批制造商“中國(guó)制造”能力迭代升級(jí)，也加速了非補(bǔ)燃技術(shù)的演化升級(jí)，更展現(xiàn)了一場(chǎng)推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)制定的“集體領(lǐng)跑”，這是“中國(guó)制造”的高光時(shí)刻，也是大國(guó)重器硬核實(shí)力的真實(shí)寫照。
因鹽制穴，倚洞發(fā)電，鹽穴儲(chǔ)能在探索服務(wù)新型電力系統(tǒng)路徑的同時(shí)，也在為“中國(guó)制造”擦亮新名片。
