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編者按：今天我們來科普一下，正常食用鹽和能源能有什么關(guān)系？關(guān)于壓縮空氣儲能

說到能源每個人都不陌生，但你知道鹽和能源有什么關(guān)系嗎？對，我說的就是那個我們每天都要吃的鹽。要說清這個問題，我們首先要來了解一下，什么是壓縮空氣儲能。

 

 

壓縮空氣儲能(compressed air energy storage，CAES)屬于一種物理方式的儲能，即空氣在整個過程中只存在溫度、壓強(qiáng)等狀態(tài)的變化，而不會發(fā)生化學(xué)方面的變化。儲能的意義在于吸納電網(wǎng)低谷時(shí)的“棄能”，而在用電高峰時(shí)回饋給電網(wǎng)。

 

簡單來說，就是將低谷電、棄風(fēng)電、棄光電等不易儲藏的電力儲存在壓縮空氣中，將其轉(zhuǎn)化為空氣分子的內(nèi)勢能。當(dāng)用電高峰到來之時(shí)，再把高壓空氣的分子勢能釋放出來做功發(fā)電，從而改善發(fā)電與用電的時(shí)空結(jié)構(gòu)。

 

儲存了眾多電力的壓縮空氣需要放在一間封閉性極好的“屋子”里，而這間“屋子”的“主人”就是鹽。食鹽開采后會自然留下一個場所，學(xué)名叫做“鹽穴”。“鹽穴”是一種極其寶貴的不可再生資源，并且密封性能良好。然而，長期以來這種資源的利用系數(shù)很低。由于鹽巖具有良好的蠕變特性、自愈合特性以及極低的滲透率，并且不會與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，因此是儲存高壓空氣的理想場所。

 

 

壓縮空氣儲能具有儲能密度大、存儲周期長、投資成本較少等優(yōu)點(diǎn)。按照運(yùn)行方式的不同，壓縮空氣儲能系統(tǒng)可以分為補(bǔ)燃式和非補(bǔ)燃式兩大類（如圖）。

 

補(bǔ)燃式壓縮空氣儲能系統(tǒng)在膨脹做功時(shí)需要燃?xì)庋a(bǔ)熱才能維持系統(tǒng)的循環(huán)運(yùn)行，因此存在能耗大與碳排放的問題。而非補(bǔ)燃式則采用了回?zé)峒夹g(shù)，能夠收集利用儲能時(shí)產(chǎn)生的壓縮熱，來加熱透平進(jìn)口的高壓空氣，因此擺脫了對燃?xì)獾囊蕾?。這樣既提高了能源利用效率，又可以實(shí)現(xiàn)零碳排放。

 

看來，依托地下鹽穴資源優(yōu)勢，采用非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能系統(tǒng)，不失為一個實(shí)現(xiàn)大規(guī)模壓縮空氣儲能的理想解決方案。

 

此外，我國實(shí)行的峰谷電價(jià)制度，為儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了一個有利的政策環(huán)境。以平時(shí)段電價(jià)為基礎(chǔ)電價(jià)，高峰時(shí)段用電電價(jià)上浮，低谷時(shí)段用電電價(jià)下浮，以此來鼓勵用戶錯峰用電。

 

對于儲能產(chǎn)業(yè)來說，峰谷電價(jià)差套利是一種最為成熟的盈利模式。也就是說，“買空賣空”（即存進(jìn)空氣再釋放空氣）就能賺錢。

 

 

隨著風(fēng)能、太陽能等清潔能源的高速發(fā)展，建設(shè)大規(guī)模“能源銀行”就顯得十分迫切。而建設(shè)“能源銀行”，可以采用不同的運(yùn)行模式。一般來說，“能源銀行”大體上可分為物理儲能、電化學(xué)儲能、電磁儲能等多種模式。

 

像“壓縮空氣儲能銀行”就屬于物理儲能模式。物理儲能模式還包括抽水蓄能和飛輪儲能等，其特點(diǎn)就是儲能介質(zhì)不發(fā)生化學(xué)變化。 電化學(xué)儲能模式包括鉛蓄電池、鋰離子電池、液流電池、鎳氫電池等，其特點(diǎn)是在充放電過程中伴隨有儲能介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)或者變化。電磁儲能則包括超導(dǎo)儲能、電容儲能等。

 

建設(shè)鹽穴“能源銀行”不是只有壓縮空氣儲能這一條路。目前，德國利用地下鹽穴建造世界上最大的液流電池項(xiàng)目已取得了一定進(jìn)展。該電池為氧化還原液流電池，以液體電解質(zhì)的形式儲存能源。

 

液流電池的蓄電系統(tǒng)一般包含兩個儲液罐，內(nèi)裝兩種不同的電解液。兩種電解液隔著一層薄膜進(jìn)行離子交換，從而實(shí)現(xiàn)電能的儲存與釋放。為了解決電解液的環(huán)境問題，德國研究人員開發(fā)出了一種聚合物，將其溶于鹽水后可作為電解液，現(xiàn)在已通過了初步測試。

 

 

把“能源銀行”放到智慧能源這個大的背景，它調(diào)峰的意義就不只是局限于電網(wǎng)本身了。比如，我國天然氣的生產(chǎn)和消費(fèi)就具有不平衡性，并且長距離的管道運(yùn)輸也存在一定的時(shí)間差。因此，調(diào)峰的重要性不言而喻。

 

為了提升天然氣的調(diào)峰能力，利用鹽穴儲氣簡直就是一個絕佳的選擇。事實(shí)上，在世界上鹽穴儲氣庫一直被用作天然氣的調(diào)峰手段。進(jìn)入21世紀(jì)之后，我國也開始著手進(jìn)行鹽穴儲氣庫的論證和建設(shè)。

 

2007年，金壇率先建成亞洲鹽穴儲氣第一庫。據(jù)測算，一個20萬立方米的標(biāo)準(zhǔn)鹽穴可以儲備3000-4000萬立方米的天然氣。2018年10月31日，我國城鎮(zhèn)燃?xì)馐讉€大型地下鹽穴儲氣庫在江蘇建成投運(yùn)。

 

盡管投入商業(yè)應(yīng)用的大規(guī)模儲能技術(shù)只有抽水蓄能和壓縮空氣儲能兩種。但隨著生態(tài)文明的建設(shè)，“能源銀行”仍舊前景廣闊。目前國內(nèi)鹽穴在存儲石油、天然氣、壓縮空氣等方面都取得了長足進(jìn)步，為智慧能源做出了重要貢獻(xiàn)。隨著我國煤改電、煤改氣的推進(jìn)，未來開發(fā)鹽穴“能源銀行”大有可為！

 

參考文獻(xiàn)：

 

【1】江蘇省發(fā)改委.《江蘇鼓勵在電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)建設(shè)儲能電站》，OFweek智能電網(wǎng)， 2018-08-29．

 

【2】常州市發(fā)改委.《發(fā)改委：金壇鹽穴壓氣儲能國家示范工程通過可研審查》，常州市人民政府， 2017-09-19。

 

【3】電力系統(tǒng)自動化 清華大學(xué)梅生偉等.《壓縮空氣儲能發(fā)電》，中國儲能網(wǎng)，2017-07-07。

 

【4】國家發(fā)展改革委 國家能源局.《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計(jì)劃（2016-2030年）》，2016 年3 月。

 

【5】韓紅靜，梅生偉，王國華，陳留平，韓月峰，朱闖，王文慧.《大規(guī)模儲能技術(shù) 鹽穴電池儲能技術(shù)及發(fā)展前景》，2018-09-11。

 

【6】張毅榮.《德國用地下鹽穴建全球最大液流電池取得進(jìn)展》，新華網(wǎng)，2017-11-26。

 

原標(biāo)題:平時(shí)儲能用時(shí)取出 鹽穴竟然是能量銀行？