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近日，“叮鈴鈴……”常州金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站集控室的電話響起，“收到調(diào)度通知，6點(diǎn)整滿負(fù)荷，頂晚峰。”值長(zhǎng)鄧建軍果斷布置了任務(wù)?，F(xiàn)場(chǎng)檢查、關(guān)鍵設(shè)備送電、測(cè)絕緣……整個(gè)團(tuán)隊(duì)聞令而動(dòng)。頂著接近40℃以上的氣溫，他們穿上了絕緣靴，戴好絕緣手套、安全帽，“全副武裝”，迎著高溫開始發(fā)電前的各項(xiàng)工作，機(jī)組準(zhǔn)時(shí)滿負(fù)荷發(fā)電。

發(fā)電結(jié)束后不到1小時(shí)之后，在集控室操作臺(tái)前，華能江蘇公司金陵電廠儲(chǔ)能項(xiàng)目部副主任龐里波正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)緊張地盯著盤前的每一項(xiàng)參數(shù)，開始了儲(chǔ)能電站的儲(chǔ)能模式。這也是這個(gè)儲(chǔ)能電站面臨的首個(gè)迎峰度夏考驗(yàn)。

“對(duì)于壓縮空氣儲(chǔ)能電站來說，‘峰’忙‘谷’動(dòng)。越是高溫，越要快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度，發(fā)揮儲(chǔ)能電站削峰填谷的作用。”鄧建軍告訴《科技周刊》記者。

今年5月，位于茅山腳下的金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站正式投入運(yùn)營(yíng)，這是世界首個(gè)、全球最大的“非補(bǔ)燃”壓縮空氣儲(chǔ)能電站。該電站由華能江蘇公司承擔(dān)項(xiàng)目建設(shè)、調(diào)試和運(yùn)維，儲(chǔ)能、發(fā)電能力60兆瓦，儲(chǔ)能容量300兆瓦時(shí)，投運(yùn)后將為江蘇電網(wǎng)提供±60兆瓦調(diào)峰能力，每年增加調(diào)峰電量約1億千瓦時(shí)。

電能有一個(gè)非常明顯的特點(diǎn)，即無法被直接儲(chǔ)存，也就是說，發(fā)出多少電，就要用掉多少電。華能江蘇公司金陵電廠副總經(jīng)理王開柱告訴記者，在碳中和的浪潮下，風(fēng)電、光伏等新能源新型電力系統(tǒng)占比率日益提高，正逐漸成為電力系統(tǒng)的主體。但是，與傳統(tǒng)化石能源相比，新能源“看天吃飯”的特性使得電網(wǎng)易出現(xiàn)較大峰谷差，比如光伏的午間發(fā)電功率極大但是入夜基本降至0，與實(shí)際用電需求很難匹配。這就給電力電量實(shí)時(shí)平衡、保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來了新的課題。如何破題？迫切需要建設(shè)大規(guī)模儲(chǔ)能發(fā)電設(shè)施。

無時(shí)不在的空氣又如何成為充電寶呢？華能江蘇公司金陵電廠儲(chǔ)能項(xiàng)目部主任賈紅金向記者描述了“空氣充電寶”的工作過程——深夜時(shí)分，正是用電低谷，儲(chǔ)能電站的空氣壓縮機(jī)便開始運(yùn)行。此時(shí)，多余的電正通過外墻110千伏的線路連接至電站，隨著空氣進(jìn)入多級(jí)壓縮機(jī)，將空氣壓縮注入地下鹽穴。當(dāng)前氣壓已達(dá)到12-14兆帕，完成了電能到空氣壓力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換。“如果把鹽穴比作一個(gè)體積固定的超大號(hào)氣球，那么儲(chǔ)能的過程就是吹氣球的過程。”而到了白天電力需求較大時(shí)，壓縮空氣又被釋放出來，經(jīng)儲(chǔ)熱裝置中的熱能加熱后，成為了數(shù)百攝氏度的高溫高壓氣，進(jìn)入電站“發(fā)動(dòng)機(jī)”驅(qū)動(dòng)空氣透平膨脹機(jī)沖轉(zhuǎn)發(fā)電，完成了空氣壓力勢(shì)能到電能的轉(zhuǎn)換。通過這樣的“充電”和“放電”過程，就實(shí)現(xiàn)了電能的“時(shí)移”和“削峰填谷”。

值得一提的是，在壓縮機(jī)壓縮空氣過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，溫度可達(dá)300℃。在國(guó)外的壓縮空氣儲(chǔ)能電站，這些熱能一般會(huì)被浪費(fèi)掉，而我國(guó)采取的辦法是通過熱交換設(shè)備將熱能儲(chǔ)存在幾個(gè)巨大的儲(chǔ)熱裝置中，實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)化。“多了熱交換，少了燃?xì)饧訜?，一進(jìn)一出后，金壇壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目工程的電能轉(zhuǎn)換效率提升至60%以上，并且全過程無燃燒、無排放。”華能金陵電廠儲(chǔ)能項(xiàng)目部副主任林迎虎介紹。由于壓縮空氣的儲(chǔ)能方式不受時(shí)間、地理等條件的限制，因而具有容量大、周期長(zhǎng)、單位投資小等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具有廣闊發(fā)展前景的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)之一。

據(jù)了解，金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站每天可以為江蘇電網(wǎng)提供60兆瓦/480兆瓦時(shí)的低谷電調(diào)節(jié)容量和60兆瓦/300兆瓦時(shí)的峰電調(diào)節(jié)容量。也就是說，一個(gè)儲(chǔ)能周期發(fā)電量可滿足60000戶家庭一天的用電量。龐里波表示，今年迎峰度夏期間，截至8月15日，金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站累計(jì)完成了儲(chǔ)能23次，發(fā)電22次，累計(jì)儲(chǔ)能用電820萬度、釋能發(fā)電450萬度，有力支撐了江蘇電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，讓廢棄鹽穴有了新身份

在金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站，記者看到，這里由多個(gè)分系統(tǒng)組成。其中的壓縮機(jī)系統(tǒng)、儲(chǔ)換熱系統(tǒng)以及膨脹機(jī)系統(tǒng)建在地面上，和普通的儲(chǔ)能電站并沒有太大的差別，而最重要的儲(chǔ)氣系統(tǒng)則位于在距離金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站東北方向一公里左右的茅八井，也就是這個(gè)電站的核心部分——地下鹽穴。

王開柱表示，對(duì)于壓縮空氣儲(chǔ)能電站而言，要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，對(duì)儲(chǔ)氣空間的體積要求非常大，一般需要數(shù)十萬立方米。如果采取人造儲(chǔ)罐，則投資巨大，且需要占據(jù)相當(dāng)大的地表面積，而地下鹽穴則可以完美的解決這一問題。

王開柱說起了金壇壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目利用的鹽穴的“優(yōu)秀品質(zhì)”：鹽穴體積約22萬立方米，井口距地表約1000米，梨形腔體最大直徑約80米，儲(chǔ)氣工作壓力12MPa-14MPa。且鹽穴壁光滑，整體形態(tài)比較穩(wěn)定，氣密封測(cè)試完全能夠滿足空氣儲(chǔ)能的要求，最高可承受200個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。經(jīng)過改造后非常適合用于作為壓縮空氣儲(chǔ)能電站的儲(chǔ)氣空間。“當(dāng)然，不僅僅是鹽穴，全國(guó)很多的地下地質(zhì)構(gòu)造可改造為大規(guī)模的存儲(chǔ)空間，如廢棄的礦井、開采的硬質(zhì)巖洞等，都可以實(shí)現(xiàn)資源再利用。”

由于近幾年蘇南地區(qū)電力發(fā)展迅速，而電網(wǎng)的填谷調(diào)峰能力明顯不足，急需儲(chǔ)能支撐。所以，壓縮空氣儲(chǔ)能電站最終落地常州金壇。

廢棄的鹽穴又如何華麗轉(zhuǎn)身，成為“充電寶”呢？華能金陵電廠科技主管陳輝和記者分享了自己的感觸。“作為全球首座壓縮空氣儲(chǔ)能電站的建設(shè)者和管理者，我們最大的感受就是‘一切皆原創(chuàng)’。擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，核心設(shè)備實(shí)現(xiàn)了100%國(guó)產(chǎn)化。”在系統(tǒng)集成方面，采用非補(bǔ)燃技術(shù)路線是國(guó)際首創(chuàng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備集成和參數(shù)優(yōu)化方面我們做了大量的創(chuàng)新工作；在核心設(shè)備研發(fā)方面，團(tuán)隊(duì)攻克了首臺(tái)套主設(shè)備研發(fā)制造和工程應(yīng)用的難題，成功設(shè)計(jì)了非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)。在建設(shè)與調(diào)試方面，團(tuán)隊(duì)克服了建設(shè)無標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)試無經(jīng)驗(yàn)的巨大挑戰(zhàn)，在壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“中國(guó)制造”，創(chuàng)立了“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”。在運(yùn)行維護(hù)方面，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了“三段串聯(lián)式壓縮機(jī)聯(lián)合啟動(dòng)及停機(jī)步序”等多項(xiàng)操作法，保障了電站高效安全運(yùn)行……正是因?yàn)橛羞@么多的“原創(chuàng)”，金壇壓縮空氣儲(chǔ)能電站研發(fā)的工程理論、建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)維方法，極大地推動(dòng)了我國(guó)新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)多元發(fā)展，新型儲(chǔ)能將迎高速發(fā)展

近年來，與新能源發(fā)展緊密相關(guān)的儲(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)備受關(guān)注。“十三五”以來，我國(guó)新型儲(chǔ)能鋰離子電池、壓縮空氣儲(chǔ)能等技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。截至2021年底，新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)超過400萬千瓦。在國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》中提出，到2025年，我國(guó)的新型儲(chǔ)能將由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件。到2030年，我國(guó)新型儲(chǔ)能將全面市場(chǎng)化發(fā)展。

林迎虎告訴記者，包括壓縮空氣儲(chǔ)能在內(nèi)，新型鋰離子電池、氫（氨）儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能技術(shù)也正為全球的綠色發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、推進(jìn)能源革命、實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)提供重要支撐。

從目前來看，盡管我國(guó)的儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模世界第一，但比較傳統(tǒng)的抽水蓄能依舊是“儲(chǔ)能大戶，占整個(gè)儲(chǔ)能裝機(jī)容量的8成，而風(fēng)電光伏新能源裝機(jī)規(guī)模的比例不到7%，低于世界平均水平。因此，隨著新能源發(fā)電規(guī)模的快速增加，我國(guó)的新型儲(chǔ)能還有很大的發(fā)展空間。

技術(shù)多元發(fā)展，政策暖風(fēng)頻吹，越來越多的儲(chǔ)能電站正在建設(shè)中或已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)。記者注意到，今年以來，各省市正加快推進(jìn)儲(chǔ)能項(xiàng)目的落地。在8月初印發(fā)的《江蘇省“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》中提出，到2025年，全省新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到260萬千瓦左右，電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)性能將進(jìn)一步提升并實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。

“新型儲(chǔ)能建設(shè)周期短、選址簡(jiǎn)單靈活、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯，加快推進(jìn)先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用勢(shì)在必行。”南通大學(xué)電氣工程學(xué)院副院長(zhǎng)張新松表示，他建議，未來，隨著儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也要進(jìn)一步健全價(jià)格機(jī)制和市場(chǎng)機(jī)制。要加快完善能源市場(chǎng)體系不斷激發(fā)市場(chǎng)主體活力，深化電力體制改革，聚焦系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力、綠色能源消費(fèi)、綜合能源服務(wù)和新模式新業(yè)態(tài)發(fā)展等方面取得新突破。在成本方面，也可以通過加大“新能源+儲(chǔ)能”支持力度、完善電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能價(jià)格疏導(dǎo)機(jī)制、完善鼓勵(lì)用戶側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展的價(jià)格機(jī)制等，合理疏導(dǎo)新型儲(chǔ)能成本。


原標(biāo)題：新知 | 大型“充電寶”藏在地下鹽穴，世界首個(gè)非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能電站首次迎峰度夏