中國儲能網(wǎng)訊：1月9日，湖北應城。
一個容量為1500兆瓦時的“超級充電寶”經(jīng)過3年建設(shè)終于“拔地而起”，實現(xiàn)全功率并網(wǎng)發(fā)電。這便是湖北應城300兆瓦鹽穴壓縮空氣儲能電站。
儲能對于解決新型電力系統(tǒng)的“雙高”問題——高比例的可再生能源、高比例的電力電子設(shè)備和新能源的“三性”問題——波動性、間歇性、不穩(wěn)定性至關(guān)重要。
近日，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力優(yōu)化專項行動實施方案（2025-2027年）》。其中指出，到2027年，電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力顯著提升，各類調(diào)節(jié)資源發(fā)展的市場環(huán)境和商業(yè)模式更加完善，各類調(diào)節(jié)資源調(diào)用機制進一步完善。通過調(diào)節(jié)能力的建設(shè)優(yōu)化，支撐2025-2027年年均新增2億千瓦以上新能源的合理消納利用，全國新能源利用率不低于90%。
如何讓電量得到充分利用？這就需要一個能夠給城市供電的“超級充電寶”，將高峰期的電量儲存起來，在發(fā)電低谷期釋放，平抑新能源發(fā)電的不穩(wěn)定。湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站就是這樣一個“超級充電寶”。
用電低谷期，大量空氣通過注采氣井注入，穿越約500米長的管道，到達地下鹽穴，將多余的電能以高壓空氣的形式儲存到地下鹽穴中；用電高峰期，這個“超級充電寶”再將電能釋放出來。
截至目前，該工程利用湖北省孝感市云應地區(qū)廢棄鹽礦洞穴為儲氣庫，單機功率達300兆瓦級，儲能容量達1500兆瓦時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率約70%，每天儲能8小時、釋能5小時，年均發(fā)電約5億千瓦時；轉(zhuǎn)化的電量可以滿足75萬居民一年的用電需求。
地上決定好壞，地下決定成敗
中國工程院院士、中國科學院武漢巖土力學研究所研究員楊春和團隊，為湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站工程的地下儲能系統(tǒng)提供全過程技術(shù)支撐，他告訴記者：“地上決定好壞，地下決定成敗。”
整個鹽穴儲能分為地上和地下兩部分，它們各司其職，對于鹽穴儲能工程的質(zhì)量都有重要的作用。
地上部分負責電力的輸送、運轉(zhuǎn)，通過一系列步驟將電能儲存于壓縮空氣中，地上部分的建設(shè)決定了整個工程的能量轉(zhuǎn)化效率。楊春和介紹，在能量轉(zhuǎn)化效率方面，德國的亨托夫電站約為42%，美國麥金托什電站約為54%，而湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站可以達到70%。
地下部分負責儲存壓縮的空氣，地下空間的大小、狀態(tài)和穩(wěn)定性等因素，影響著壓縮空氣儲能電站工程能否成功。湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站地下部分，采用廢棄鹽穴儲存壓縮空氣。
為什么要用鹽穴儲氣？地上建造儲氣罐不行嗎？
楊春和告訴記者，由于鹽穴具有密閉性好、穩(wěn)定性高等特點，非常適合壓縮空氣儲能，且鹽穴儲氣技術(shù)在成本和容量上都有優(yōu)勢。
“鹽穴儲氣技術(shù)將廢棄鹽礦‘變廢為寶’，屬于廢棄資源重新利用，成本較低?！睏畲汉驼f。
廢棄鹽礦的處置本身就是一個難題。楊春和說，開采鹽礦產(chǎn)生的空腔如果處置不恰當，容易引發(fā)地質(zhì)災害，為了保證廢棄鹽礦的穩(wěn)定性，各種處置方法耗資不少，卻往往難以產(chǎn)生效益。而空氣壓縮儲能技術(shù)將鹽穴填滿壓縮空氣，可達到70-90個大氣壓，不僅讓廢棄鹽礦能夠保持穩(wěn)定，還可以產(chǎn)生經(jīng)濟和社會效益。
“地上建造儲氣罐成本非常高，并不適用?！蔽錆h巖土所研究員、湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站工程負責人馬洪嶺介紹，利用鹽礦儲氣，每立方米容量成本約6000元，而地上打造儲氣罐成本約是鹽礦儲氣的50倍。
此外，地下建造儲氣裝置也具有可行性。在地下打造人工硐室進行壓縮空氣儲能，成本能達到約8000元每立方米，相比之下十分劃算。
不過，并非所有鹽礦都能用作壓縮空氣儲能。在湖北應城，楊春和院士團隊篩選了100多個鹽穴，只有10個可以用于儲氣。
由于礦產(chǎn)需求量大、采礦業(yè)迅速發(fā)展，我國有很多地下礦洞，但是能夠用于壓縮空氣儲能的十分稀少。部分礦洞四通八達，密閉性差，無法使用；部分礦洞容量較小，鹽穴體積如果達不到60萬立方米，無法支撐300兆瓦電站的容量；所在地深度小于500米的鹽穴無法承受壓縮空氣的壓力，而深度大于1500米的鹽穴又會因為地應力過大，導致地上壓縮機無法維持足夠的壓力……
合適的鹽礦不容易找，楊春和院士團隊提出在鹽礦的開采階段就作好規(guī)劃。他們積極尋找正在開采和即將開采的鹽礦，在鹽礦開采階段布局，將鹽礦打造為適合儲氣的狀態(tài)，開采結(jié)束后可直接進行儲氣，充分利用鹽礦資源。
上天不易，下地更難
“上天不易，下地更難?！瘪R洪嶺發(fā)出感慨。
他解釋：地下工程的個性大于共性，各地的地下條件不同，巖石性質(zhì)、地下腔體狀況等各有特色，“即使在某地找到了規(guī)律，換個地方就不一定適用了”。
高位注氣、低位排鹵示意圖。中國科學院武漢巖土力學研究所供圖
地下鹽礦位于地下幾百米甚至上千米，沒有人知道它真正的樣子。關(guān)于地下鹽礦沉渣的狀態(tài)，學術(shù)界眾說紛紜，有的專家認為地下鹽礦中充滿淤泥，有的專家認為沉渣是沙子，而武漢巖土所團隊更傾向于主要是大尺寸的石塊。想把泥狀物中的鹵水排出非常困難，如果不可以，鹽穴中可利用空間就會很少，儲能便無從談起。
在正式進行工程試驗時，馬洪嶺等人已經(jīng)做過科學實驗，證明地下鹽穴中屬于大尺寸石塊和鹵水并存的形態(tài)。但是僅在理論上證明并不能服眾，沒有進行工程試驗，很多人并不相信這個結(jié)果。
于是楊春和院士團隊開展了幾次大規(guī)模的現(xiàn)場試驗，直到2022年，楊春和院士團隊邀請全國幾乎業(yè)內(nèi)的所有專家來到武漢，共享“注氣排鹵”的成果。
團隊提前規(guī)劃好注氣排鹵的路線，通過壓縮機把空氣壓縮到地下鹽腔里，通過空氣的壓力，將鹵水成功排出，最快時每天能夠排出5000多立方米鹵水。
試驗的成功讓科學界關(guān)于地下鹽腔沉渣狀態(tài)的學說從此統(tǒng)一。
這次試驗最終證明地下鹽腔中確實是沉積巖和鹵水并存的形態(tài)，論證了沉渣空間低位排鹵的可行性，實現(xiàn)了鹽穴沉渣空間利用“零的突破”，將鹽穴地下空間利用率從20%提高到70%。
馬洪嶺說，壓裂形成的鹽穴老腔具有形態(tài)差、難利用的特點。武漢巖土所通過現(xiàn)場試驗論證出鹽穴腔體具有良好的密封性，具備利用的潛力。隨后又在實踐中證明了利用水平壓裂形成的鹽穴水平老腔可以用于地下儲能，開辟了利用壓裂形成的鹽穴水平腔的新道路，為我國鹽穴采空區(qū)的大規(guī)模利用奠定堅實的基礎(chǔ)。
自主研發(fā)破局，推動鹽穴儲氣發(fā)展
“這是我們自主研發(fā)的鹽巖儲庫造腔模擬實驗裝置SCLS-400；這是1981年進口的巖石三軸試驗儀，兩三年修一次，現(xiàn)在還能用。”在介紹各種實驗儀器時，楊春和能準確地說出年份和狀況。
武漢巖土所研究員王同濤回憶道，因為鹽巖腐蝕性強，對實驗儀器損耗大，國外公司不愿意將實驗儀器借給團隊。為了能夠順利進行實驗，在楊春和的帶領(lǐng)下，研究團隊與企業(yè)合作，自主研發(fā)實驗儀器。經(jīng)過不懈的努力，儀器研發(fā)成功，實驗得以順利推進。
此外，楊春和還推動形成了鹽穴儲氣5項相關(guān)行業(yè)規(guī)范。
湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站等鹽穴儲氣項目的成功，實現(xiàn)了“從0到1”的突破。楊春和提出，不僅要做到“從0到1”，更要做到“從1到0”，要在工程成功的基礎(chǔ)上回歸理論，檢查工程中還有哪些問題沒有解決，在基礎(chǔ)理論上進行研究突破。
中國能建首席專家，數(shù)科集團黨委書記、董事長萬明忠認為，該項工程還要做到“從1到100”，解決鹽穴儲氣工程產(chǎn)業(yè)化的問題，推動鹽穴儲氣技術(shù)得到更廣泛的應用。
目前，這項鹽穴壓縮空氣儲能技術(shù)，已應用于我國在建及擬建的鹽穴壓縮空氣儲能電站，包括湖北應城、湖南衡陽、河南平頂山等地18座鹽穴壓縮空氣儲能電站，累計總功率達1950兆瓦。
“鹽穴儲氣技術(shù)不只可以用來進行壓縮空氣儲能，也能夠用于儲存氫氣、氦氣、天然氣等重要資源?！睏畲汉屯嘎叮鳛槟茉磧涞睦硐氲刭|(zhì)體，項目團隊對鹽穴儲油、儲氣、儲氫、儲氦等領(lǐng)域也開展了工作，相關(guān)研究和應用已取得一系列重要進展。
