中國儲能網(wǎng)訊：雙碳”目標下，傳統(tǒng)能源應用的時代加快落幕，全面發(fā)展新能源大勢所趨。但是，利用風、光等可再生能源發(fā)電存在許多不可控的矛盾，而儲能是解決這些問題的重要手段。平日里觸手可及的空氣，在儲能領域卻成為了“新秀”。一種被稱為超大號的電池——壓縮空氣儲能，在蘇南的一座城市：金壇，正逐步孕育生長。
常州金壇，是長三角一個擁有58萬常住人口的行政區(qū)。這座小城工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展，居民生活自在和諧。有序的城市運行，少不了電力的支撐。金壇供電公司是整個區(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，在電煤供應緊張的大背景下，很多地方的電力供應形勢嚴峻，供需不平衡，電網(wǎng)運行就很容易出現(xiàn)波峰波谷，這樣一來，電力調(diào)度的難度就加大了。不久前，金壇電網(wǎng)就經(jīng)歷了一場驚險的考驗。國網(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，整個電網(wǎng)的供需矛盾達到了一個非常緊張的程度，電網(wǎng)運行的頻率是50赫茲，在那一天電網(wǎng)頻率一度曾經(jīng)下降到49.95赫茲。
雖然有驚無險的度過了危機，但莊重回想起來依然覺得驚心動魄。最近幾年，隨著長三角一體化步伐的加快，金壇新增的工業(yè)項目如雨后春筍般冒了出來，作為經(jīng)濟運行的“晴雨表”，金壇的用電量和用電負荷一直增長強勁。
截止目前，全社會用電量的增幅超過了28%。在用電量快速增長的同時，用電負荷也在快速增長。今年夏天，用電最高負荷達到116萬千瓦。
用電需求量持續(xù)增大、用電負荷不斷升高，無形之中，讓電網(wǎng)運行的波峰波谷更加明顯，在工業(yè)企業(yè)開足馬力的用電高峰，電網(wǎng)出現(xiàn)波峰，但到了工業(yè)企業(yè)集中下班的時候，電網(wǎng)又會急劇出現(xiàn)波谷。起起落落之間，莊重的心情也像坐過山車一樣。
如果能有儲能設備充當調(diào)節(jié)器和穩(wěn)定器，電網(wǎng)的運行就會安全順暢很多。今年九月底，金壇鹽穴壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，成功發(fā)出了第一度電。這個工程一期的儲能容量為300兆瓦時，一個儲能周期可存儲電量30萬度電，可供6萬居民一天的用電，年發(fā)電量約1億千瓦時。金壇的這個壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)卻和當?shù)氐那犒}穴有著不解之緣。
金壇擁有豐富的鹽礦資源，開采鹽礦的歷史有上千年，鹽礦開采完后，就會留下形態(tài)大小各異的鹽穴。穿越千年的風塵，如今這些鹽穴卻成為了一個個綠色能源中心。那么，一座座鹽穴里究竟隱藏著什么樣的能源存儲奧秘呢？
早在十多年前，金壇就開始探索鹽穴的用途，發(fā)現(xiàn)鹽穴是存儲天然氣的好地方，第一座鹽穴儲氣庫的修建和運行開啟了 “鹽穴+能源”綜合利用的先河。鹽穴里既然可以儲存天然氣，那么，能不能存儲壓縮空氣來吸納和釋放電力呢？壓縮空氣儲能項目的研發(fā)團隊，開始把目光投向了金壇的千年鹽穴。
中鹽金壇鹽化有限責任公司副總工程師王國華介紹道，這個技術在國內(nèi)沒有現(xiàn)成的案例可循，雖然在國外有案例，但是技術保密比較嚴重，只能查到一些公開的資料文獻。
作為壓縮空氣儲能項目的總負責人，王國華就是在金壇直溪鎮(zhèn)汀湘村這口22萬立方米的鹽穴里，開啟了項目的探索之路。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，通過這些電來驅(qū)動壓縮機，把從大氣中取的空氣在壓縮過程中形成高溫和高壓的空氣，通過儲熱系統(tǒng)提取出來，存儲在儲熱系統(tǒng)當中。這個時候空氣就變成了高壓低溫，高壓低溫的空氣存儲在地下鹽穴，從而完成了電能的儲存過程。電能釋放的過程其實原理是跟存儲是逆向的過程，存儲在地下鹽穴當中的高壓冷空氣進行釋放，在釋放的過程當中，同時存儲在儲熱系統(tǒng)里面的壓縮熱也進行釋放，跟空氣形成交換，把空氣又加熱成高溫和高壓，這個時候的高溫和高壓空氣驅(qū)動空氣透平帶動發(fā)電機形成電能輸出。
讓鹽穴壓縮空氣儲能系統(tǒng)，既可以儲能又可以發(fā)電。反復推演了很久，王國華團隊摸索出了整個鹽穴壓縮空氣儲能項目的理論體系和設計框架。但到了實踐環(huán)節(jié)，卻依舊需要“摸著石頭過河”?？諝鈩恿ν钙脚蛎洐C在整個壓縮空氣儲能項目中承擔著“動力源”的作用，是保證整套設備穩(wěn)定運行的心臟，但這樣的核心設備，卻沒有現(xiàn)成的設備可以使用，需要項目團隊重新進行研發(fā)定制。
最終王國華團隊克服了材料、工藝等各方面的難題，王國華團隊和清華大學自主研發(fā)出了這臺“空氣動力透平膨脹機”，是目前投入運行容量最大的空氣動力透平膨脹機。在2020年11月27日這天, “空氣動力透平膨脹機”在金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目的施工現(xiàn)場順利完成安裝。
隨著項目建設的推進，壓縮機、換熱器等專門研發(fā)定制的設備陸續(xù)完成了安裝，2021年年初，整個系統(tǒng)進入了調(diào)試環(huán)節(jié)，但項目運行方的工作人員入場后看到項目圖紙，卻犯難了。
由于整套設備基本都是自主研發(fā)制造的，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗和標準可以借鑒，調(diào)試團隊只能頂著壓力，小心翼翼一點點進行嘗試。
經(jīng)過千百次的反復調(diào)試，今年9月份，金壇這個壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，成功發(fā)出了第一度電。但距離真正實現(xiàn)商業(yè)化運營，卻依然還有一段不小的路程。目前，除了傳統(tǒng)的抽水儲能，電池儲能、壓縮空氣儲能、超導磁儲能、飛輪儲能等新型儲能技術都在齊頭并進，金壇如何利用自己的資源稟賦，在未來，讓鹽穴壓縮空氣儲能成為壽命長、成本低的可商業(yè)化儲能方式，依然任重道遠。
中鹽華能儲能科技有限公司總經(jīng)理藺通表示，儲能有各種新型的儲能技術，每個技術都有不同的特點，都在不斷探索前進。這個項目是我國第一個商業(yè)化的壓縮空氣儲能電站，是國家物理儲能領域唯一的國家試驗示范項目。目前該項目正在進行整體的安裝收尾和整體的調(diào)試工作，預期明年能夠投入商業(yè)運行。
