金壇鹽穴如何變身儲能“寶盆”?

　　近年來，江蘇省新能源裝機發(fā)展迅猛，調(diào)峰需求不斷增加。金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站逐漸從一個示范性、試驗性項目，成長為高峰時段頂?shù)蒙稀⒖康米〉男滦蛢δ軜藯U，有力支撐了當?shù)仉娋W(wǎng)調(diào)節(jié)能力提升，促進新能源電力消納。

　　壓縮空氣儲能具有存儲容量大、使用壽命長、技術可靠、清潔環(huán)保等優(yōu)點，具備調(diào)峰、調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用和黑啟動等功能。作為全國首個正式投入商業(yè)運營的壓縮空氣儲能電站，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站結合當?shù)刭Y源稟賦，利用地下鹽穴解決了大容量、高參數(shù)壓縮空氣存儲難題。

　　近年來，江蘇省新能源裝機發(fā)展迅猛，調(diào)峰需求不斷增加。金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站逐漸從一個示范性、試驗性項目，成長為高峰時段頂?shù)蒙稀⒖康米〉男滦蛢δ軜藯U，有力支撐了當?shù)仉娋W(wǎng)調(diào)節(jié)能力提升，促進新能源電力消納。

　　中國華能集團負責金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站的建設、調(diào)試、運維和經(jīng)營工作。華能江蘇公司基于這一國家示范項目，在知識產(chǎn)權、人才培養(yǎng)、核心技術等方面不斷積累優(yōu)勢。當前金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站二期項目建設有序推進，后續(xù)華能江蘇公司將依托二期項目建設工作，繼續(xù)產(chǎn)出高質(zhì)量、健全的標準，保障壓縮空氣儲能行業(yè)健康、快速發(fā)展，為國內(nèi)壓縮空氣儲能項目保駕護航，實現(xiàn)壓縮空氣技術不斷創(chuàng)新發(fā)展。

　　儲能布局因地制宜

　　江蘇省新能源裝機增量大，增速快，調(diào)峰需求大。截至本月，全省新能源發(fā)電裝機規(guī)模已達8252萬千瓦，約占總裝機規(guī)模的42%，成為全省發(fā)電裝機的第一大電源，且新能源裝機從7000萬增長到8000萬千瓦用時不到6個月。如何通過儲能系統(tǒng)保障電力供應與消耗之間動態(tài)平衡，提升電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力和新能源消納能力，是江蘇省要面對的問題。

　　華能金壇公司工程負責人賈紅金在接受《中國能源報》記者采訪時表示，當前電化學儲能和抽水蓄能雖然是主流，但也各有利弊。“電化學儲能的容量有限，同時電池使用壽命較短，淘汰下來的電池處理也是難題。而抽水蓄能雖然容量大，但建設周期較長，同時對位置的要求比較苛刻，在多山、地勢落差大的地方分布較多。江蘇、河南和山東等平原地帶開發(fā)抽水蓄能潛力有限，但這也為探索壓縮空氣儲能發(fā)展提供了空間。”

　　鹽礦開發(fā)是江蘇省常州市金壇區(qū)的重要產(chǎn)業(yè)之一，而開發(fā)形成的鹽穴正是用作儲存壓縮空氣的良好容器。賈紅金介紹，在用電低谷時，壓縮空氣儲能電站利用電能將常壓空氣進行高度壓縮，并儲存在地下鹽穴中，同時將壓縮過程中產(chǎn)生的熱量回收存儲在儲熱系統(tǒng)中，在用電高峰期再將壓縮空氣從鹽穴中釋放，并利用存儲的熱量來加熱壓縮空氣，高溫高壓的空氣在空氣透平膨脹機中利用壓力釋放時產(chǎn)生的能量進行發(fā)電。

　　據(jù)了解，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站于2022年投產(chǎn)，可為電網(wǎng)提供約±6萬千瓦調(diào)峰能力。近兩年用電高峰時期，機組最長連續(xù)調(diào)峰運行62天，有時甚至在單日內(nèi)實現(xiàn)“多儲多發(fā)”。截至記者發(fā)稿，電站共計已完成壓縮491次，發(fā)電511次，累計提供調(diào)峰電量約3.2億度。

　　勢能、熱能高效利用

　　作為全國首個正式投入商業(yè)運營的壓縮空氣儲能電站，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站在國內(nèi)首次利用地下鹽穴解決了大容量、高參數(shù)壓縮空氣存儲難題。華能金壇公司生產(chǎn)負責人龐里波表示，金壇鹽盆埋藏于地下800—1300米，鹽層厚度約250米。開采利用管道觸及鹽層并注水溶解，最后在地下形成鹽穴，鹽穴中需存水保壓，以維持安全。“而鹽穴具有良好的氣密性和承壓能力，可以變廢為寶，用作壓縮空氣儲存。”龐里波指出，項目對鹽穴開發(fā)利用屬于一舉多得，既可以存氣，又可以保壓維持安全，還減少了水資源的浪費。同時，壓縮空氣的壓力變化僅有約2兆帕，對地質(zhì)的影響也幾乎可以忽略不計。

　　在空氣被壓縮的過程中，不僅會產(chǎn)生空氣的壓力勢能，也會產(chǎn)生熱能。龐里波表示，如果不能高效利用壓縮空氣產(chǎn)生的熱量，就會造成能量損失，導致項目儲能效率降低。

　　熱能的儲用也是困擾國內(nèi)外多個壓縮空氣儲能項目的問題。“主流解決方案是建設補燃式壓縮空氣儲能電站，相當于在儲能項目中配備了一個小型火電機組，通過化石燃料的燃燒，補充壓縮空氣過程中損失的熱量，但這樣就會帶來排放問題。”龐里波介紹，在清華大學前期研究和試驗的基礎上，華能江蘇公司攜手中鹽金壇鹽化公司，三方共同探索出一條全球首創(chuàng)的“非補燃”工程技術路徑，將壓力勢能和溫度熱能解耦，在換熱區(qū)將熱能傳導至導熱油，儲存在儲熱區(qū)。用電高峰時，熱能會通過換熱系統(tǒng)加熱被釋放的壓縮空氣，帶動機組發(fā)電。依托“非補燃”技術，電站全年可節(jié)省標準煤約4萬噸，減少二氧化碳排放超15萬噸。

　　產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善

　　今年以來，位于山東和湖北的壓縮空氣儲能電站并網(wǎng)發(fā)電，黑龍江相關項目開始設備采購。我國壓縮空氣儲能市場實現(xiàn)新突破的背后，是相關產(chǎn)業(yè)鏈和標準的不斷完善。

　　金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站投產(chǎn)后，由于設備需要頻繁啟停，相關進口零件更換頻率高。受成本高、供貨周期長的影響，國產(chǎn)化零件替代勢在必行。通過運維團隊和國內(nèi)設備廠家的共同探索，零件不但實現(xiàn)國產(chǎn)化，性能、成本和供貨周期也優(yōu)于進口零件。目前，項目核心設備已實現(xiàn)100%國產(chǎn)化，可靠性和經(jīng)濟性同步提升。

　　華能江蘇公司立足于國家試驗示范項目的建設過程，將項目實施過程中的先進技術、經(jīng)驗、方法和管理方案轉(zhuǎn)化成標準，充分發(fā)揮金壇鹽穴的國家級示范項目的引領作用，牽頭組織相關制造廠商、科研院所等多家單位，共同創(chuàng)建壓縮空氣儲能的標準體系。壓縮空氣儲能電站的設計、基礎通用、運行維護等領域急需的標準相繼發(fā)布。

　　標準體系的建立，規(guī)范了壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)技術參數(shù)，推動了壓縮空氣儲能行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展，標志著華能江蘇公司在壓縮空氣儲能領域相關技術積累處于領先水平，對中國華能提升壓縮空氣儲能領域話語權有著重要意義。華能江蘇公司正推動標準化工作與科技創(chuàng)新工作互相促進，后續(xù)將依托金壇二期項目的建設工作，繼續(xù)產(chǎn)出高質(zhì)量、健全的標準，保障壓縮空氣儲能行業(yè)健康、快速發(fā)展，為國內(nèi)壓縮空氣儲能項目保駕護航，實現(xiàn)壓縮空氣技術不斷創(chuàng)新發(fā)展。

　　此外，近年來，華能江蘇公司還培養(yǎng)了一批兼具科技創(chuàng)新和工程實踐經(jīng)驗的壓縮空氣儲能專業(yè)人才，完成了國內(nèi)首批壓縮空氣儲能電站值長的取證工作。集團在壓縮空氣儲能高層次專業(yè)人才的儲備，也是金壇二期項目順利建設的重要保障。

　　文丨中國能源報記者 楊沐巖