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肥城壓縮空氣儲能電站

大眾網(wǎng)·海報新聞記者 賀輝 郭由 泰安報道

在泰安肥城市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的一片農(nóng)田里，坐落著一處不起眼的小院子，院內(nèi)就是全國首套并網(wǎng)發(fā)電的鹽穴壓縮空氣儲能電站，被稱為超大號地下“空氣充電寶”。在一期10兆瓦示范電站的基礎(chǔ)上，二期300兆瓦的項(xiàng)目也即將開工建設(shè)。根據(jù)規(guī)劃，未來肥城將依托鹽穴資源建設(shè)千兆瓦級鹽穴儲能基地，為山東乃至華北地區(qū)的風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供必要調(diào)峰配套設(shè)施，打造百億級儲能產(chǎn)業(yè)和未來“儲能之都”。

風(fēng)電光伏裝機(jī)規(guī)模全國第二 山東卻亟需超大號“充電寶”

山東省作為全國唯一一個新舊動能轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)區(qū)，在新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展上自然奮勇爭先。今年9月2日發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于支持山東深化新舊動能轉(zhuǎn)換推動綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展的意見》中就提到，“支持山東大力發(fā)展可再生能源……建設(shè)規(guī)模化風(fēng)電光伏基地”等。

風(fēng)電、光伏發(fā)電高峰與生產(chǎn)生活用電高峰之間天然存在時間差，導(dǎo)致一部分電量發(fā)出來用不完只能棄用，俗稱“棄風(fēng)棄光”。近年來隨著清潔能源發(fā)展步伐加快，各地“棄風(fēng)棄光”屢見不鮮。以2020年為例，全國新能源消納監(jiān)測預(yù)警中心數(shù)據(jù)顯示，全國棄風(fēng)電量166.1億千瓦時，棄光電量52.6億千瓦時。

把臨時用不完的新能源電力儲存起來，就需要超大號的“充電寶”，因此儲能產(chǎn)業(yè)越來越成為風(fēng)電、光伏發(fā)電的必要配套產(chǎn)業(yè)。近年來，全國多地都在積極研究儲能裝置，發(fā)展儲能產(chǎn)業(yè)，并已有多個省份明文規(guī)定，新增光伏風(fēng)電裝機(jī)量必須配備10%-20%的儲能設(shè)施。

山東省風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速、規(guī)模巨大，但電力調(diào)峰、儲能能力卻不足。根據(jù)山東省能源局網(wǎng)站信息：截至今年上半年，全省風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)達(dá)5691.5萬千瓦，裝機(jī)規(guī)模居全國第二位。但同時，山東電力系統(tǒng)缺少常規(guī)水電、燃機(jī)等靈活調(diào)節(jié)性電源，調(diào)峰能力不足、手段相對單一等問題也制約了風(fēng)光項(xiàng)目大規(guī)模、高比例、高質(zhì)量發(fā)展。

因此，今年8月30日山東省能源局印發(fā)的《山東省風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)保障指導(dǎo)意見(試行)》中重點(diǎn)提出，將儲能容量配置比例作為風(fēng)光項(xiàng)目并網(wǎng)的最優(yōu)先條件；對已落實(shí)建設(shè)條件的市場化項(xiàng)目，通過競爭獲得并網(wǎng)資格，優(yōu)先支持儲能容量比例高的項(xiàng)目。一同發(fā)布的《政策解讀》進(jìn)一步明確：優(yōu)先支持配置大型獨(dú)立儲能電站的項(xiàng)目；儲能設(shè)施不得晚于風(fēng)光項(xiàng)目建成并網(wǎng)時限，未按承諾標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)儲能的項(xiàng)目不予并網(wǎng)。



《山東省風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)保障指導(dǎo)意見(試行)》政策解讀

地下“空氣充電寶”科技含量滿滿 二期300兆瓦項(xiàng)目計劃明年投產(chǎn)

山東省建設(shè)儲能項(xiàng)目的需求很大，但可利用的資源卻有限。技術(shù)較為成熟的抽水蓄能電站對地形、水資源都有一定要求，這兩方面山東都不占優(yōu)勢；而飛輪儲能占地面積大、成本高，消防要求也比較高，不利于大范圍推廣。相比之下，鹽穴儲能規(guī)模大、成本低、壽命長、占地面積小、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，加上肥城豐富的地下鹽穴資源，成了山東儲能產(chǎn)業(yè)的一個亮點(diǎn)。

鹽穴特有的蠕變性，使其成為天然的能源存儲密封罐。即便腔體產(chǎn)生裂縫，天然礦鹽遇水融化再凝固后，裂縫很快就會自愈，這使得鹽穴具備良好的密閉性和自愈性。肥城市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)招商局副局長董彪介紹說，前期地質(zhì)勘測過程中，中科院研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過水密氣密測試，證明肥城鹽穴的氣密性非常好。

“我們從電網(wǎng)上購買低谷時段的低價電，或新能源利用率不足導(dǎo)致的“棄風(fēng)棄光”，利用這些電帶動電動機(jī)、壓縮機(jī)，將常壓空氣壓縮成高溫高壓空氣，并在這一過程中將空氣中的熱能置換出來，儲存在儲熱系統(tǒng)中，最后形成的常溫高壓空氣儲存在鹽穴中。”中儲國能（北京）技術(shù)有限公司商務(wù)經(jīng)理翁康強(qiáng)向記者介紹先進(jìn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)時說。

發(fā)電過程與儲電過程正好相反，從巖穴中釋放常溫高壓氣體，推動膨脹機(jī)旋轉(zhuǎn)，形成類似于嘴吹風(fēng)車的過程。而高壓空氣膨脹是一個吸熱過程，這時正好釋放儲熱系統(tǒng)中的熱能，形成高壓、常溫的空氣再帶動膨脹機(jī)發(fā)電并入電網(wǎng)，這樣整個系統(tǒng)的發(fā)電效率會更高。

傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能在釋放高壓氣體過程中，為避免空氣膨脹吸熱降溫影響機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行效率，必須要在膨脹機(jī)中加入一部分天然氣，這樣增加成本的同時也增加了碳排放，電—電轉(zhuǎn)化效率只有40%—50%。翁康強(qiáng)特別強(qiáng)調(diào)，儲熱放熱裝置的應(yīng)用使得這套先進(jìn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)可以完全擺脫天然氣，有效降低成本和減少碳排放的同時，還將電—電轉(zhuǎn)化效率提高到60%以上，系統(tǒng)技術(shù)及性能處于國際領(lǐng)先地位。

“肥城鹽穴壓縮空氣儲能調(diào)峰電站正式并網(wǎng)發(fā)電，可實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)相、旋轉(zhuǎn)備用、應(yīng)急響應(yīng)、黑啟動等功能。”翁康強(qiáng)介紹說，這套先進(jìn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)中，地表的壓縮機(jī)系統(tǒng)、膨脹機(jī)系統(tǒng)、換冷換熱系統(tǒng)都是中科院工程熱物理研究所自主研發(fā)生產(chǎn)的，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。


肥城壓縮空氣儲能電站示意沙盤（圖中氣罐替換為鹽穴）

2021年9月23日，一期10兆瓦鹽穴壓縮空氣儲能電站示范項(xiàng)目在肥城順利并網(wǎng)發(fā)電，成為國內(nèi)首個實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電的鹽穴儲能項(xiàng)目。二期項(xiàng)目裝機(jī)容量300兆瓦，計劃今年10月左右開工，2023年12月投產(chǎn)，已入選國家能源局2021年國家能源領(lǐng)域首臺（套）重大技術(shù)裝備項(xiàng)目、山東省2022年度儲能示范項(xiàng)目和山東省2022年重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。

鹽礦采完后空礦井也是資源 千兆瓦級規(guī)模有望成“儲能之都”

經(jīng)過長期的鹽礦開采后，肥城當(dāng)?shù)匾查_始認(rèn)真思考后續(xù)發(fā)展問題。多方輾轉(zhuǎn)聯(lián)系，肥城市相關(guān)部門找到了中科院武漢巖土力學(xué)研究所的團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過14個月的勘測，最終得出了“山東肥城大汶口盆地雙口對流井開采方式形成的地下鹽穴空間具備儲氣條件”的結(jié)論。

為加快投產(chǎn)進(jìn)度，在研究團(tuán)隊(duì)測試的后期，肥城市相關(guān)部門聯(lián)系購買的發(fā)電設(shè)備就已同步進(jìn)場。2021年9月23日，肥城10兆瓦壓縮空氣儲能電站就向電網(wǎng)發(fā)出了第一度電，成為全國首套鹽穴壓縮空氣儲能電站成功并網(wǎng)投產(chǎn)。

肥城市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)招商局副局長董彪介紹稱，該開發(fā)區(qū)內(nèi)鹽礦區(qū)總面積約25平方公里，已探明儲量約50億噸。園區(qū)內(nèi)目前有4家大型制鹽企業(yè)，采用水平雙孔對流井的開采方式，經(jīng)過一段時間開采后，地下鹽穴會逐漸擴(kuò)大，單對井的腔體體積約為20萬立方到40萬立方。

以并網(wǎng)發(fā)電的一期10兆瓦鹽穴壓縮空氣儲能電站為例，僅使用了一對鹽穴的部分儲氣能力。這對鹽穴地下空間約40萬立方，二期能夠擴(kuò)大到300兆瓦的裝機(jī)容量。而這樣的鹽穴，目前在肥城市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)有46對，能夠滿足上千兆瓦的鹽穴儲能電站建設(shè)。隨著鹽礦的繼續(xù)開采，還在不斷形成新的、更大的鹽穴腔體，每年新增300多萬立方米的地下鹽穴空間。

肥城將開采后的地下鹽穴當(dāng)做資源再次開發(fā)、變廢為寶，未來鹽穴儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆３米鲏嚎s空氣儲能外，還能用于儲（天然）氣、儲氫等，發(fā)展?jié)摿薮?。平泰線、冀寧線等5條天然氣長輸管道在肥城交匯過境，年過氣量達(dá)290億方。

董彪介紹說，鹽穴儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可以有效推動制鹽產(chǎn)業(yè)鏈條的延伸，推動傳統(tǒng)制鹽產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，提高電網(wǎng)的消納能力，提升可再生能源發(fā)電比例，有效助力碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。同時，還可以帶動儲氣、儲氫、儲能裝備制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有望成為華北地區(qū)最大的新能源產(chǎn)業(yè)基地。

目前，肥城經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)為了快速推進(jìn)鹽穴儲能產(chǎn)業(yè)園的發(fā)展，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)盡快落地生效，規(guī)劃了25平方公里的鹽穴儲能產(chǎn)業(yè)園。項(xiàng)目全部建成后，將建設(shè)千兆瓦級鹽穴儲能基地，打造百億級儲能產(chǎn)業(yè)和未來“儲能之都”。 

原標(biāo)題：“空氣充電寶”打造百億級“儲能之都”肥城鹽穴儲能讓風(fēng)電光伏更“風(fēng)光”