中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：(記者李春暉)隨著我國能源轉(zhuǎn)型加速，儲(chǔ)能需求持續(xù)攀升。壓縮空氣儲(chǔ)能以其綠色環(huán)保、規(guī)模大、適應(yīng)性強(qiáng)、儲(chǔ)能時(shí)間長等優(yōu)勢(shì)，成為新型儲(chǔ)能中最具前景的技術(shù)路線之一。
近日，中國網(wǎng)財(cái)經(jīng)記者跟隨國務(wù)院國資委新聞中心主辦的“走進(jìn)新國企——品牌引領(lǐng)·智鏈未來”采訪活動(dòng)走進(jìn)中國能源建設(shè)集團(tuán)有限公司(以下簡稱“中國能建”)，探訪中國能建山東泰安350兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能創(chuàng)新示范電站。
這是中國能建“研投建營數(shù)”一體化的“能儲(chǔ)一號(hào)”又一代表性工程，也是世界在建的單機(jī)功率最大壓縮空氣儲(chǔ)能電站。通過該項(xiàng)目的建設(shè)，中國能建將向世界輸出包含上下游產(chǎn)業(yè)鏈的整體方案，讓壓縮空氣儲(chǔ)能成為中國綠色能源的一張名片。
能凈化空氣的巨型綠色“充電寶”
在山東泰安，一座能源新地標(biāo)正在拔地而起。這正是由中國能建數(shù)科集團(tuán)主體投資建設(shè)的泰安350兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能創(chuàng)新示范電站。
空氣看不見摸不著，到底如何儲(chǔ)存能量？山東泰安項(xiàng)目經(jīng)理劉少勇給記者打了一個(gè)生動(dòng)的比方：“用電低谷時(shí)，富余的電能驅(qū)動(dòng)‘打氣筒’，將空氣壓縮至‘氣球’里形成高壓狀態(tài)?！?
這里的“氣球”，就是鹽穴、人工硐室等密封儲(chǔ)氣庫。山東泰安項(xiàng)目核心技術(shù)在于巧妙利用地下廢棄鹽穴作為儲(chǔ)氣庫?？諝鈮嚎s過程中所產(chǎn)生的熱量，則以熱水、熔鹽等形態(tài)儲(chǔ)存在地面的儲(chǔ)熱罐中。用電高峰時(shí)，儲(chǔ)氣庫會(huì)釋放所儲(chǔ)存的高壓空氣、儲(chǔ)熱罐釋放所儲(chǔ)存的熱量。這時(shí)，高壓空氣被加熱，使其具有極大的膨脹力來驅(qū)動(dòng)空氣透平發(fā)電機(jī)組，就像吹動(dòng)風(fēng)電機(jī)組的“大風(fēng)車”一樣，產(chǎn)生電能向電網(wǎng)供電。這一過程有效實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的“削峰填谷”，顯著提升了電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力和對(duì)風(fēng)電、光伏等波動(dòng)性新能源的消納能力。
泰安350兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能創(chuàng)新示范電站是世界在建的最大單機(jī)功率壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，也是中國能建首個(gè)商業(yè)化壓氣儲(chǔ)能項(xiàng)目。
單機(jī)功率350兆瓦是什么概念？“我們把泰安項(xiàng)目當(dāng)成一個(gè)巨大的充電寶，可以給一整個(gè)中小型城市持續(xù)供電5小時(shí)?！睌?shù)科集團(tuán)副總工程師、項(xiàng)目公司董事長陶剛解釋。
在此之前，壓氣儲(chǔ)能的建設(shè)規(guī)模徘徊在幾十兆瓦區(qū)間，已投入商運(yùn)的非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能電站最高是60兆瓦。今年1月9日，中國能建投資建設(shè)的世界首座300兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能示范工程“能儲(chǔ)一號(hào)”全容量并網(wǎng)發(fā)電，創(chuàng)下單機(jī)功率、儲(chǔ)能規(guī)模和轉(zhuǎn)換效率三個(gè)世界紀(jì)錄。
而泰安在建的350兆瓦項(xiàng)目標(biāo)志著中國能建在壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域再攀新高峰。面對(duì)“單機(jī)大容量”帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)，中國能建依托“揭榜掛帥”機(jī)制，匯聚國內(nèi)頂尖科研院所和設(shè)備廠商力量，成功攻克了一系列核心技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵設(shè)備100%國產(chǎn)化，在系統(tǒng)集成、關(guān)鍵工藝、裝備裝置、儲(chǔ)氣技術(shù)、智能運(yùn)維等方面取得重大突破。
該項(xiàng)目一期1臺(tái)350兆瓦鹽穴型非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能電站，設(shè)計(jì)儲(chǔ)能充電8小時(shí)，釋能發(fā)電4小時(shí)(預(yù)留容量可延長至6小時(shí)，屬于可擴(kuò)容長時(shí)儲(chǔ)能)，年發(fā)電量高達(dá)4.6億度，相當(dāng)于20多萬家庭一年的生活用電。
談起為何主動(dòng)選擇“啃硬骨頭”，研發(fā)如此大功率、大容量的壓氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，陶剛告訴記者：想要調(diào)節(jié)整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的電力波動(dòng)，需要儲(chǔ)能達(dá)到一定規(guī)模。而同樣作為長時(shí)大容量儲(chǔ)能，壓氣儲(chǔ)能比抽水蓄能選址更靈活、建設(shè)周期更短；且350兆瓦級(jí)可有效降低工程造價(jià)、提升轉(zhuǎn)換效率、帶動(dòng)傳統(tǒng)裝備制造轉(zhuǎn)型升級(jí)，特別是便于電網(wǎng)靈活性調(diào)配。
值得一提的是，目前世界上大部分已投運(yùn)的鹽穴型壓氣儲(chǔ)能電站，在發(fā)電環(huán)節(jié)都需要額外的化石能源來加熱空氣，這個(gè)過程叫“補(bǔ)燃”，污染以及熱量損失不可避免。而“能儲(chǔ)一號(hào)”湖北應(yīng)城項(xiàng)目和山東泰安項(xiàng)目在熱量收集利用環(huán)節(jié)集中攻關(guān)，首次通過內(nèi)循環(huán)實(shí)現(xiàn)了“非補(bǔ)燃”，不需要任何化石燃料，因此不產(chǎn)生任何污染。
“不僅無污染，大自然空氣進(jìn)入我們電站系統(tǒng)，經(jīng)過溫度壓力的變化，甚至還能得到過濾，去掉一些粉塵雜質(zhì)。”劉少勇告訴記者，“相當(dāng)于一個(gè)‘大型空氣凈化器’！”
據(jù)悉，該項(xiàng)目自2024年5月28日正式開工以來，已完成建筑工程、設(shè)備安裝、鉆井施工和10kv受電等重要節(jié)點(diǎn)工作。目前正在進(jìn)行緊張有序的設(shè)備調(diào)試工作，2025年底內(nèi)可實(shí)現(xiàn)首次并網(wǎng)暨全容量發(fā)電目標(biāo)。
盤活“沉睡”的地下空間資源
鹽穴是在較厚的鹽層或鹽丘中通過水溶開采的方式采礦后形成的地下空腔。國內(nèi)的鹽穴大部分處于閑置狀態(tài)，每年鹽穴體積還在繼續(xù)增加。為保持地質(zhì)穩(wěn)定，還需要在空腔內(nèi)注水實(shí)現(xiàn)壓力平衡。
這些鹽穴的內(nèi)壁附著氯化鈉晶體，承壓能力強(qiáng)，達(dá)到十幾MPa，相當(dāng)于醫(yī)用氧氣鋼瓶的數(shù)倍；氣密性好，還有自修復(fù)功能：腔內(nèi)的鹵水會(huì)發(fā)生結(jié)晶和再結(jié)晶過程，修復(fù)好裂縫。這些特性，恰恰滿足壓縮空氣儲(chǔ)能對(duì)于密封儲(chǔ)氣庫的要求。
山東省巖鹽礦在開采礦山主要集中分布于大汶口盆地內(nèi)，盆地巖鹽礦床分布在岱岳區(qū)馬莊鎮(zhèn)和肥城市邊院鎮(zhèn)，總面積45平方公里，埋深800米--1500米之間，探明儲(chǔ)量75億噸。
“我們將鹽礦開采留下的廢棄空腔開發(fā)成儲(chǔ)氣庫，既降低了安全風(fēng)險(xiǎn)與維護(hù)成本，也是將傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)‘再激活’。”數(shù)科集團(tuán)深地技術(shù)公司副總經(jīng)理李景翠說。
泰安的鹽穴如同復(fù)雜扭曲的“地下迷宮”。面對(duì)鹽穴“腔體九曲回腸、沉渣堆積如山、極窄礦柱遮擋”的復(fù)雜構(gòu)造，泰安項(xiàng)目首創(chuàng)“刮渣+破巖+聲吶測(cè)腔”三步走工藝，突破了大斜度井的測(cè)腔瓶頸，首次清晰地看清了隱藏腔群的真實(shí)形狀和位置，解決了世界級(jí)勘探難題，為注采井的精確定位奠定基礎(chǔ)。
項(xiàng)目首次突破千米深層超大尺寸鉆完井技術(shù)，成功攻克千米深地超大尺寸鉆井世界級(jí)難題，在相當(dāng)于300層樓深的地下，以“手術(shù)刀級(jí)”精度控制井眼軌跡，用“穿針引線”的功夫鉆成巨型能源通道——這條打破常規(guī)尺度的“深地大動(dòng)脈”，為全球在建的最大單機(jī)功率壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)提供關(guān)鍵支撐，樹立深地工程領(lǐng)域新里程碑。
同時(shí)，項(xiàng)目巧用“高位注氣、低位排鹵”妙招，實(shí)現(xiàn)在極端傾斜、沉渣深厚的條件下，高效、徹底地將底部的鹵水“抽干榨凈”，成功解決了復(fù)雜地形帶來的排鹵難題。
據(jù)了解，天然鹽穴在山東、湖北、江蘇、山東、江西、云南等省份都有廣泛分布，傳統(tǒng)開發(fā)的鹽穴儲(chǔ)氣庫，多采用單井單腔模式，但中國的實(shí)際情況是90%以上鹽穴資源屬于水平對(duì)接和壓裂連通類型，地質(zhì)條件更為復(fù)雜。
“能儲(chǔ)一號(hào)”的成功驗(yàn)證，極具推廣價(jià)值，可有效推動(dòng)我國90%以上的鹽穴資源再利用?！斑@是重大的突破，相當(dāng)于把沉睡的資源盤活了！”深地技術(shù)專家萬繼方說。
而在天然鹽穴較少的地區(qū)，專家們探索出建造地下人工硐室儲(chǔ)氣、熔鹽參與儲(chǔ)熱的解決方案。在甘肅酒泉，另一個(gè)世界首創(chuàng)——世界首個(gè)地下人工硐室型300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目正在施工。
如今，壓氣儲(chǔ)能技術(shù)路線逐漸打通，在能源清潔化、低碳化的全球浪潮下，壓氣儲(chǔ)能的市場(chǎng)前景無限寬廣。負(fù)責(zé)人向記者透露：“能儲(chǔ)一號(hào)”項(xiàng)目興建期間，已經(jīng)有美國、荷蘭、南非等國投資方或能源主管部門對(duì)“能儲(chǔ)一號(hào)”表達(dá)了興趣；雖然多國有過相關(guān)研究與實(shí)踐，但真正讓“非補(bǔ)燃”的先進(jìn)技術(shù)路線工程化落地，中國還是頭一個(gè)。
“未來，我們希望以技術(shù)為核心，向世界輸出包含上下游產(chǎn)業(yè)鏈的整體方案，讓壓氣儲(chǔ)能成為中國綠色能源的一張名片?！碧談傉f。
