中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：數(shù)千萬(wàn)年前形成的鹽礦，經(jīng)過(guò)開(kāi)采后在地下形成一個(gè)個(gè)鹽穴。如今，隨著新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，這些原本閑置的地下鹽穴，正在化身為儲(chǔ)存能源的巨型“倉(cāng)庫(kù)”。
近日，由中鹽集團(tuán)與清華大學(xué)等單位合作的“大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫”主體工程在常州正式開(kāi)工建設(shè)。這標(biāo)志著我國(guó)在基于鹽穴的大規(guī)模儲(chǔ)氫領(lǐng)域邁出了關(guān)鍵一步。
為什么用鹽穴來(lái)儲(chǔ)氫？為何選擇落地常州？帶著這些疑問(wèn)，《科技周刊》記者采訪到該項(xiàng)工程的氫能和儲(chǔ)能專(zhuān)家。
鹽穴：地質(zhì)演化饋贈(zèng)的天然儲(chǔ)庫(kù)
“大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫”項(xiàng)目屬于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，由中鹽集團(tuán)和清華大學(xué)合作，聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）、中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所、天津大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等多家單位共同開(kāi)展。該項(xiàng)目將形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鹽穴儲(chǔ)氫全套技術(shù)體系，以推動(dòng)鹽穴儲(chǔ)氫的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
記者注意到，儲(chǔ)氫的載體是鹽穴。那什么是鹽穴？“所謂鹽穴，是指利用水溶開(kāi)采方式在地下較厚的鹽層或鹽丘中形成的人造地下洞穴。這些人工構(gòu)建的空腔具有良好的密封性和穩(wěn)定性，成為石油、天然氣、壓縮空氣等能源儲(chǔ)存的理想場(chǎng)所?！苯K省地質(zhì)調(diào)查研究院正高級(jí)工程師劉志宏解釋說(shuō)。
鹽穴具體是如何形成的？他告訴《科技周刊》記者，可食用的鹽包括海鹽和巖鹽，巖鹽是在自然過(guò)程中沉積形成的，人們?cè)诓杉瘞r鹽時(shí)，將水注入地下巖鹽層，使巖鹽溶解為鹵水后抽出，地下的鹽穴就由此形成。與傳統(tǒng)為采鹽而采鹽不同，現(xiàn)代鹽穴開(kāi)采過(guò)程需提前按儲(chǔ)氣需求進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，從腔體形狀到安全礦柱預(yù)留，都需保障后續(xù)儲(chǔ)氣的安全可靠。
劉志宏介紹，鹽穴的作用分為幾種，一是儲(chǔ)氣，如天然氣和氫氣；二是儲(chǔ)能，主要是壓縮空氣儲(chǔ)能。而本次開(kāi)工的項(xiàng)目就是“鹽穴儲(chǔ)氫”。
“鹽穴儲(chǔ)氫就是將氫氣儲(chǔ)存在地下幾百米甚至上千米的鹽穴中?！眲⒅竞瓯硎?，“儲(chǔ)”是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。作為全球最大的制氫國(guó)，我國(guó)在儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)仍存在補(bǔ)短板需求。而依托深層巖鹽構(gòu)造，鹽穴儲(chǔ)氫具備儲(chǔ)量大、密封性強(qiáng)、安全性高等顯著優(yōu)勢(shì)。其規(guī)?；瘜?shí)施，將有效提升我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的完整性、安全性與自主性。
“鹽穴儲(chǔ)氫，被認(rèn)為是大規(guī)模氫氣地下儲(chǔ)存最佳方式?！敝袊?guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所助理研究員謝同洲也表示，鹽穴儲(chǔ)量大、密封性能好，單個(gè)鹽穴有效儲(chǔ)氫空間可達(dá)20萬(wàn)至40萬(wàn)立方米，比如本次項(xiàng)目完工后預(yù)計(jì)將儲(chǔ)存三千萬(wàn)立方米的氫氣。中國(guó)工程院院士錢(qián)七虎則認(rèn)為，這次主體工程將地下鹽穴空間轉(zhuǎn)化為氫能產(chǎn)業(yè)的“能量寶庫(kù)”，打造鹽穴儲(chǔ)氫創(chuàng)新范式，將在全球氫能存儲(chǔ)領(lǐng)域發(fā)出響亮的“中國(guó)聲音”。
“‘大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫’主體工程的開(kāi)工，是我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上的重要事件?！眹?guó)家能源局科技司原副司長(zhǎng)劉亞芳在開(kāi)工儀式上評(píng)價(jià)，該項(xiàng)目填補(bǔ)了我國(guó)大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫領(lǐng)域的空白，同時(shí)將為破解氫能氣態(tài)儲(chǔ)存領(lǐng)域的“卡脖子”技術(shù)難題提供實(shí)踐樣本。
鹽穴儲(chǔ)氣儲(chǔ)能，江蘇有先發(fā)優(yōu)勢(shì)
國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃大規(guī)模地質(zhì)儲(chǔ)氫項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、清華大學(xué)教授梅生偉介紹，此次開(kāi)工的“大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫”主體工程規(guī)劃新建2組鹽穴，形成2口注采氫井和2口注排鹵井，作為大規(guī)模地質(zhì)儲(chǔ)氫試驗(yàn)驗(yàn)證的工程載體，開(kāi)展循環(huán)儲(chǔ)釋氫性能試驗(yàn)。
在鹽穴儲(chǔ)氣領(lǐng)域，江蘇是國(guó)內(nèi)起步最早、布局最全的地區(qū)之一。擁有豐富的可再生能源資源，成熟的輸氣管路，并且擁有金壇、徐州師寨以及淮安等多處豐富的鹽礦、鹽穴資源。
“如果鹽穴空腔形態(tài)像梨形，這樣的形狀用于儲(chǔ)氣，是最穩(wěn)定安全的。常州市金壇區(qū)的鹽巖層厚度大、質(zhì)量好，適宜建造鹽穴，在金壇的地下800米左右，就有這樣一個(gè)梨形的空間。”對(duì)于主體工程為何選址江蘇常州，劉志宏解釋說(shuō)。
他告訴記者，常州市金壇區(qū)擁有豐富的鹽礦資源，金壇鹽礦覆蓋面積達(dá)60.5平方千米。鹽層厚度大、夾層少、品位高，金壇鹽穴深1000米以上，遠(yuǎn)低于地下含水層，降水對(duì)地下儲(chǔ)氫鹽穴的安全影響可忽略不計(jì)，是建設(shè)地下鹽穴儲(chǔ)氫庫(kù)的良好場(chǎng)所。此外，金壇鹽穴泥巖蓋層具有良好的密封性，在縱向和橫向均具有穩(wěn)定的區(qū)域構(gòu)造和良好的存儲(chǔ)性。
梅生偉也表示，常州市金壇區(qū)在鹽穴綜合利用方面具備長(zhǎng)期的技術(shù)積累和成熟的工程能力，作為我國(guó)最早建設(shè)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的地區(qū)，開(kāi)展單位之一中鹽集團(tuán)擁有先進(jìn)的勘探、施工、設(shè)計(jì)、造腔、運(yùn)行及監(jiān)測(cè)等一整套鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)技術(shù)和豐富的工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。
此前，金壇已在鹽穴資源綜合利用領(lǐng)域探索實(shí)踐多年，取得多項(xiàng)前沿成果和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。早在2007年，常州市金壇區(qū)便建成了亞洲首個(gè)儲(chǔ)天然氣鹽穴，目前已布局幾十口儲(chǔ)氣井，承擔(dān)著國(guó)家管網(wǎng)“西氣東輸”調(diào)峰保供的關(guān)鍵功能。目前，常州市金壇區(qū)的鹽穴儲(chǔ)氣項(xiàng)目還在逐年增加，整個(gè)區(qū)域的儲(chǔ)氣井規(guī)劃超百口，數(shù)十億立方米的庫(kù)容。
儲(chǔ)氣以外，鹽穴還能通過(guò)壓縮空氣儲(chǔ)能?！皟?chǔ)能就是利用夜間谷電將空氣壓縮儲(chǔ)入地下空腔，白天用電高峰時(shí)釋放發(fā)電，實(shí)現(xiàn)綠電的高效利用和電網(wǎng)調(diào)峰?！眲⒅竞赀M(jìn)一步解釋?zhuān)c傳統(tǒng)儲(chǔ)能站點(diǎn)不同，鹽穴儲(chǔ)能項(xiàng)目對(duì)地表土地幾乎“零占用”，地面僅設(shè)有井口與少量調(diào)控設(shè)備，大部分儲(chǔ)能空間隱于地下800米甚至千米深處，而地上可以實(shí)施高效農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)了“地上大農(nóng)場(chǎng)，地下大寶藏”的立體開(kāi)發(fā)模式。
2022年5月，使用鹽穴儲(chǔ)能技術(shù)的金壇60MW鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能?chē)?guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目開(kāi)工投產(chǎn)。金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站是全國(guó)首個(gè)正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的壓縮空氣儲(chǔ)能電站，研發(fā)了多項(xiàng)國(guó)家首臺(tái)套重大技術(shù)裝備，每天可為電網(wǎng)提供30萬(wàn)千瓦時(shí)電，是金壇地下百米的綠色“大型充電寶”。截至2025年6月底，該項(xiàng)目已完成儲(chǔ)能、發(fā)電周期超670次，累計(jì)提供調(diào)峰電量超4.5億千瓦時(shí)，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤13.8萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放40.36萬(wàn)噸。相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，在一期成功運(yùn)行的基礎(chǔ)上，二期 2×350MW鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目已經(jīng)開(kāi)工建設(shè)。
梅生偉解釋?zhuān)诓煌榫诚拢}穴儲(chǔ)氣和儲(chǔ)能可形成互補(bǔ)：短期調(diào)峰、快速響應(yīng)場(chǎng)景適合壓縮空氣儲(chǔ)能；中長(zhǎng)期儲(chǔ)能、跨季節(jié)能源調(diào)配則更適合儲(chǔ)氫。二者協(xié)同發(fā)展，有望構(gòu)建以鹽穴為核心的“電—?dú)洹獨(dú)狻币惑w化儲(chǔ)能體系，實(shí)現(xiàn)電力與氫能的高效耦合?！巴ㄟ^(guò)發(fā)揮鹽穴的綜合資源優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)儲(chǔ)電與儲(chǔ)氫功能模塊化集成、互為支撐，可助力構(gòu)建更具韌性與靈活性的能源系統(tǒng)，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)提供重要支撐。”
氫氣易燃易爆，如何保證安全生產(chǎn)？
據(jù)悉，這一項(xiàng)目也是世界首例大規(guī)模恒壓儲(chǔ)氣工程。然而氫氣具有易燃易爆的特點(diǎn)，在鹽穴儲(chǔ)氫過(guò)程中，如何保證安全生產(chǎn)？
梅生偉科普道：“鹽穴儲(chǔ)氫分恒壓狀態(tài)與非恒壓狀態(tài)。”他打了個(gè)比方，“非恒壓狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致壓力持續(xù)波動(dòng)，這一現(xiàn)象類(lèi)似于給氣筒充氣時(shí)的情形。充氣時(shí)，氣筒內(nèi)部壓力不斷上升，充氣操作會(huì)愈發(fā)費(fèi)力；而當(dāng)放氣時(shí)，氣筒內(nèi)的壓力則會(huì)逐步下降。因此，非恒壓會(huì)直接影響氫氣的安全以及儲(chǔ)氫庫(kù)的動(dòng)式安全?！泵飞鷤ミM(jìn)一步介紹，他們提出基于“注氫排鹵”和“注鹵排氫”的恒壓對(duì)偶鹽穴儲(chǔ)氫試驗(yàn)平臺(tái)方案，避免了交變壓力和溫度的大幅變化，保證了大規(guī)模儲(chǔ)氫的安全性。此外，在工程建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從設(shè)計(jì)、建設(shè)到運(yùn)行試驗(yàn)，采取多種措施，確保各環(huán)節(jié)始終處于受控狀態(tài)，構(gòu)筑地下氫儲(chǔ)存的多維度安全防線。
梅生偉表示，隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模擴(kuò)大，鹽穴儲(chǔ)氫有望降低單位儲(chǔ)氫成本，有助于在全國(guó)其他區(qū)域推廣鹽穴儲(chǔ)氫，提高氫能存儲(chǔ)的規(guī)模，完善國(guó)內(nèi)氫氣制—儲(chǔ)—用的環(huán)節(jié)，促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈良性發(fā)展，也將對(duì)江蘇構(gòu)建綠色低碳能源體系發(fā)揮積極作用。
“大規(guī)模地質(zhì)儲(chǔ)氫驗(yàn)證平臺(tái)成功實(shí)施，將推動(dòng)儲(chǔ)氫產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新水平的提升，項(xiàng)目通過(guò)研究開(kāi)發(fā)及技術(shù)轉(zhuǎn)化，構(gòu)建自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)體系，將形成一整套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)儲(chǔ)氫產(chǎn)業(yè)升級(jí)，金壇儲(chǔ)氫經(jīng)驗(yàn)，可為全國(guó)其他地區(qū)提供示范和借鑒?！泵飞鷤タ偨Y(jié)道。
