中國儲能網(wǎng)訊：一壺天地開仙境，百里風煙入畫屏。江蘇茅山自古以來因秀美風景被譽為“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千年采鹽遺留的鹽穴。茅山腳下，就有一個在鹽穴中壓縮空氣發(fā)電的“充電寶”——金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站。作為全球首座非補燃式鹽穴壓縮空氣儲能電站、我國壓縮空氣儲能領(lǐng)域唯一國家試驗示范項目，2022年5月26日，這個非補燃式壓縮空氣儲能電站正式投產(chǎn)。
投運兩年，這個舉世矚目的金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目有何運行效果？有何示范意義？帶著這些問題我們走進項目一探究竟。
試驗：電的“重生”
走在金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站廠區(qū)，沒有了汽輪機轟鳴，也不見粉塵飛揚，只看到縱橫交錯的管線盤旋環(huán)繞，各類設(shè)備安靜佇立，電從哪里來呢？
值長鄧建軍介紹說，此時的電站內(nèi)并沒有電，電“藏”在壓縮空氣和儲熱油中——千米下的鹽穴儲存了超過120個大氣壓的空氣，壓縮空氣產(chǎn)生的熱量經(jīng)導熱系統(tǒng)進入儲熱油，一旦接到電網(wǎng)指令，電才會再次現(xiàn)身。
來到金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站的集控室，運行人員各司其職、安靜有序。接到調(diào)令電話后，運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，應用了“一鍵啟動”的控制系統(tǒng)，無論是儲電還是放電，運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。
鹽穴壓縮空氣儲能是利用鹽礦開采后的廢棄礦洞，吸納電網(wǎng)低谷時的“棄能”，將空氣壓縮到鹽穴中，轉(zhuǎn)化為空氣分子的內(nèi)勢能，用電高峰時將分子勢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，實現(xiàn)了電能“時移”的技術(shù)難題，對促進我國能源結(jié)構(gòu)升級和保障能源電力可持續(xù)發(fā)展，具有十分重大的意義。
由于走的是與國外壓縮空氣儲能電站完全不同的“非補燃”技術(shù)路徑，項目建設(shè)之初，沒有運行流程可套用、沒有運行標準可依據(jù)，一切都要摸石頭過河。儲能項目部生產(chǎn)負責人龐里波介紹，投運初期的機組需要“分級啟動”，啟動時間需要40～50分鐘，隨著機組長周期運行，啟動操作必須優(yōu)化和固化。2023年初，運維團隊在儲能側(cè)開發(fā)了電站“一鍵啟動”控制系統(tǒng)，啟動時間縮至20分鐘，機組效率提升0.5%，每年可至少節(jié)約用電300萬度。此外，他們在釋能側(cè)提出空氣透平快速啟動方法，將發(fā)電機啟動時間由20分鐘降至5分鐘，電站調(diào)峰響應速度和效率大幅提升。
“這兩年‘迎峰度夏’‘迎峰度冬’期間，機組最長連續(xù)調(diào)峰運行62天，有時候甚至單日內(nèi)‘多儲多發(fā)’，有效保障電力供應與消耗之間的動態(tài)平衡，提升了電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力和新能源消納能力?！苯鹆觌姀S黨委書記、副廠長張憲嶺說。依托全球首創(chuàng)“非補燃”技術(shù)，機組完成儲能、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)約標準煤4萬噸，減少二氧化碳排放超15萬噸，是世界壓縮空氣儲能發(fā)展史上濃墨重彩的一筆。
示范：“儲”氣育“新”
今年的《政府工作報告》首次寫到新型儲能，為新型儲能發(fā)展按下“加速鍵”。從技術(shù)意義上的“試驗”，再到大規(guī)模應用場景的“示范”，金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目承擔了為國家先行探路、為行業(yè)建立標準的重任。
標準引領(lǐng)是推動科技創(chuàng)新、發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的迫切需要，只有讓創(chuàng)新成果通過標準迅速擴散，才能引領(lǐng)新產(chǎn)業(yè)、新模式發(fā)展壯大。為打造國內(nèi)壓縮空氣儲能領(lǐng)域首批國家標準，江蘇公司堅持自主研發(fā)與產(chǎn)學研結(jié)合進行技術(shù)攻關(guān)，多次打破行業(yè)技術(shù)壁壘，填補壓縮空氣儲能領(lǐng)域的行業(yè)空白。作為科技負責人的陳輝，帶領(lǐng)專業(yè)團隊對項目功能、作用、技術(shù)結(jié)構(gòu)、指標進行深入提煉，總結(jié)項目建設(shè)過程中的先進技術(shù)經(jīng)驗和調(diào)試操作方法，聯(lián)合十幾家國內(nèi)核心制造商對每一條標準進行修訂?；诮K公司主導創(chuàng)建的“創(chuàng)新聯(lián)盟”“創(chuàng)新聯(lián)合體”，陳輝團隊與高校、科研機構(gòu)、制作商等多主體開展標準化協(xié)作，最大限度地發(fā)揮標準“為創(chuàng)新劃定底線”的作用。
依托該項目，江蘇公司積極組織創(chuàng)建壓縮空氣儲能標準體系。2024年3月，江蘇公司主導的國家標準《電力儲能用壓縮空氣儲能系統(tǒng)技術(shù)要求》順利發(fā)布，從制定到發(fā)布耗時四年，僅參與制定標準的單位就有二十家。“標準制定從來不是單純的技術(shù)問題，我們必須一頭牽著國標委等標準化主管單位，一頭牽著標準研制技術(shù)支撐單位，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的難度不言而喻?！标愝x說。為了設(shè)置必要的技術(shù)門檻、引導科技創(chuàng)新健康發(fā)展，從立項到征求意見，再從報批到送審，陳輝團隊和幾十名專家一起，逐字逐句摳技術(shù)細節(jié)、優(yōu)化參數(shù)，最終發(fā)布了國內(nèi)壓縮空氣儲能領(lǐng)域首個國家標準，這也標志著華能在壓縮空氣儲能領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)積累處于領(lǐng)先水平。
江蘇公司加強標準化專家隊伍建設(shè)，以陳輝為帶頭人，一支具有科技創(chuàng)新能力、豐富運維經(jīng)驗的儲能專家人才隊伍初現(xiàn)雛形。3名專家4人次當選IEC可再生能源并網(wǎng)（SC/8A）和電力儲能技術(shù)委員會注冊專家，3名專家入選全國電力儲能標準化技術(shù)委員會，完成了國內(nèi)首批壓縮空氣儲能電站值長的取證工作。
從“無標準可依”到“我們就是標準”，金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目走出了一條“科技成果凝練成金”的標準拓荒之路：參與發(fā)布IEC國際標準3項，發(fā)布我國壓縮空氣儲能領(lǐng)域首個國家標準和行業(yè)標準各1項，發(fā)布團體標準4項……現(xiàn)在，依托金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目所創(chuàng)建的“中國標準”，正在領(lǐng)跑全世界。
引領(lǐng)：“鏈”出信心
金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站是世界首個非補燃壓縮空氣儲能電站，是中國構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵技術(shù)。作為國家試驗示范項目，更高的技術(shù)標準、參數(shù)要求對國內(nèi)設(shè)備廠商的軟硬件能力提出了新的挑戰(zhàn)。
項目投產(chǎn)后，由于設(shè)備需要頻繁啟停，壓縮機上的零件“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M口的零件，但是成本高、供貨周期長，我們必須考慮國產(chǎn)化零件?！饼嬂锊ㄕf。然而，當時的國內(nèi)設(shè)備廠家從未做過應用于該項目的密封零件。挑戰(zhàn)與機遇并存，一旦實現(xiàn)國產(chǎn)化，就能極大提高技術(shù)創(chuàng)新能力和市場競爭力。經(jīng)過龐里波運維團隊和國內(nèi)設(shè)備廠家的共同探索，“囊式密封”這一國產(chǎn)化零件研制成功，不僅使用周期長、造價成本低，還解決了壓縮機振動大、密封漏氣大等問題，極大提高了機組的穩(wěn)定性和運行效率。
“金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目的核心設(shè)備實現(xiàn)100%國產(chǎn)化，給予了我國制造行業(yè)非常大的信心”，江蘇公司黨委書記、董事長曹慶偉介紹。在國產(chǎn)化設(shè)備開發(fā)中，從“做不了”到“做得好”，國內(nèi)設(shè)備廠家一步步實現(xiàn)了設(shè)備研制能力迭代，也提振了“中國制造”的發(fā)展信心。目前，機組的可靠性和經(jīng)濟性不斷提升，電—電轉(zhuǎn)換效率達到60%以上，比國際最先進的美國麥金托什電站高出7個百分點，充分展現(xiàn)了國產(chǎn)化設(shè)備過硬的產(chǎn)品品質(zhì)。
創(chuàng)新，肩負著技術(shù)策源、標準轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)集群的期待。未來，鹽穴壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化前景如何，江蘇公司試圖通過二期項目探索更多可能。項目團隊介紹，二期項目規(guī)劃建設(shè)兩套35萬千瓦非補燃式壓縮空氣儲能電站和一套25萬千瓦補燃式壓縮空氣儲能電站，項目將于今年開工建設(shè)。百萬千瓦等級的壓縮空氣儲能基地的打造，將為我國新型電力系統(tǒng)建設(shè)、電力能源保供提供強有力的技術(shù)支撐。
筆者手記
初入金壇，便呼吸到了飽含負離子的清新空氣。茅山腳下、洮湖之濱，金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項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，全國已建成投運新型儲能項目超過3500萬千瓦，同比增長超200%。上游的大型壓縮機、透平膨脹機、儲換熱設(shè)備的國產(chǎn)化，對新型儲能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展有著重大意義，其中不乏儲能領(lǐng)域產(chǎn)學研深度融合的強勢推動。讓“試驗”變“示范”，金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目推動一大批制造商“中國制造”能力迭代升級，也加速了非補燃技術(shù)的演化升級，更展現(xiàn)了一場推進標準制定的“集體領(lǐng)跑”，這是“中國制造”的高光時刻，也是大國重器硬核實力的真實寫照。
因鹽制穴，倚洞發(fā)電，鹽穴儲能在探索服務新型電力系統(tǒng)路徑的同時，也在為“中國制造”擦亮新名片。
