中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：(記者李春暉)隨著我國(guó)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(zhǎng)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(guó)網(wǎng)財(cái)經(jīng)記者跟隨國(guó)務(wù)院國(guó)資委新聞中心主辦的“走進(jìn)新國(guó)企——品牌引領(lǐng)·智鏈未來(lái)”采訪活動(dòng)走進(jìn)中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)能建”)，探訪中國(guó)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(guó)能建“研投建營(yíng)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(guò)該項(xiàng)目的建設(shè)，中國(guó)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(guó)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(guó)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(jiàn)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(kù)。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(kù)?？諝鈮嚎s過(guò)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(kù)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(lái)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(guò)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(guó)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(zhǎng)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(guó)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(guó)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(lái)的技術(shù)挑戰(zhàn)，中國(guó)能建依托“揭榜掛帥”機(jī)制，匯聚國(guó)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(guó)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(zhǎng)至6小時(shí)，屬于可擴(kuò)容長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能)，年發(fā)電量高達(dá)4.6億度，相當(dāng)于20多萬(wàn)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(zhǎng)時(shí)大容量?jī)?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(lái)加熱空氣，這個(gè)過(guò)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(guò)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(wú)污染，大自然空氣進(jìn)入我們電站系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)溫度壓力的變化，甚至還能得到過(guò)濾，去掉一些粉塵雜質(zhì)?！眲⑸儆赂嬖V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(kāi)工以來(lái)，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(guò)水溶開(kāi)采的方式采礦后形成的地下空腔。國(guó)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(guò)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(kù)的要求。
山東省巖鹽礦在開(kāi)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(kāi)采留下的廢棄空腔開(kāi)發(fā)成儲(chǔ)氣庫(kù)，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’?！睌?shù)科集團(tuán)深地技術(shù)公司副總經(jīng)理李景翠說(shuō)。
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(shù)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(lái)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(kāi)發(fā)的鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)，多采用單井單腔模式，但中國(guó)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(guó)90%以上的鹽穴資源再利用。“這是重大的突破，相當(dāng)于把沉睡的資源盤活了！”深地技術(shù)專家萬(wàn)繼方說(shuō)。
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(wú)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(guó)、荷蘭、南非等國(guó)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(guó)有過(guò)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(guó)還是頭一個(gè)。
“未來(lái)，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(guó)綠色能源的一張名片?！碧談傉f(shuō)。
