壓縮空氣儲能重大進展 地下鹽穴成綠色“充電寶”

前言近日，世界首個非補燃壓縮空氣儲能電站－－江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目并網(wǎng)試驗成功！

這標志著我國新型儲能技術的研發(fā)和應用取得重大進展。該電站作為壓縮空氣儲能領域唯一國家示范項目，也是國家能源局和江蘇省重點推進項目，第一期工程發(fā)電裝機60兆瓦，儲能容量300兆瓦時，遠期建設規(guī)模1000兆瓦。

地下鹽穴成了天然儲氣罐

所謂鹽穴，即地下鹽層被開采后形成的腔穴。鹽穴壓縮空氣儲能是一種利用地下鹽穴儲氣的大容量物理儲能技術，其利用低谷電能將空氣壓縮到鹽穴中，用電高峰時再釋放壓縮空氣發(fā)電，從而實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷，提升電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力和新能源消納能力。具有容量大、壽命長、安全環(huán)保等優(yōu)勢，是一種極具發(fā)展前景的大規(guī)模清潔物理儲能技術。

當前國際上投入商業(yè)運營的壓縮空氣儲能系統(tǒng)均為補燃式，電能轉(zhuǎn)換效率只有20％左右。而金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目首次采用非補燃式壓縮空氣儲能技術，可將電能轉(zhuǎn)換效率提升至60％以上，全過程無燃燒、無排放。此次并網(wǎng)試驗成功檢驗了鹽穴儲氣、儲熱換熱、新型空氣透平發(fā)電系統(tǒng)所有首臺套設備的科研成果，為非補燃壓縮空氣儲能技術的商業(yè)化應用奠定了基礎，是壓縮空氣儲能技術研發(fā)和應用的重要里程碑，將為我國壓縮空氣儲能乃至能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供強有力支撐。

非補燃技術可實現(xiàn)零碳排放

近年來，隨著對光伏和海上風電的大規(guī)模開發(fā)，我國新能源發(fā)電裝機容量迅猛增加。以江蘇為例，截至2020年底，新能源發(fā)電裝機容量已突破4000萬千瓦，占全省發(fā)電裝機總?cè)萘康?2．8％。新能源“看天吃飯”的特性使得電網(wǎng)易出現(xiàn)較大峰谷差，因而電網(wǎng)面臨巨大的新能源消納和電力供需平衡壓力。因此，建設大規(guī)模儲能發(fā)電設施，就成為構建新型電力系統(tǒng)，實現(xiàn)碳達峰、碳中和的迫切需求。

鹽穴儲能是通過鹽穴壓縮空氣儲能技術實現(xiàn)的，該技術是用電網(wǎng)過?；蚍欠逯惦娔軐⒖諝鈮嚎s至高壓狀態(tài)，并儲存至地下鹽穴；在高峰用電時，再將壓縮空氣加以釋放做功發(fā)電。目前，金壇擁有地下鹽穴儲氣庫約1000萬立方米，理論上可以建設發(fā)電裝機超過4000兆瓦的壓縮空氣儲能電站。

雖然壓縮空氣儲能并非新技術，但數(shù)十年來，相關工程基本處于停滯不前的狀態(tài)。壓縮空氣儲能系統(tǒng)可以分為補燃式和非補燃式兩類。從2011年起，清華大學盧強、梅生偉團隊開始探索非補燃式技術路線。經(jīng)過數(shù)年的研發(fā)、小規(guī)模試驗，全套技術方案逐漸成熟起來，科研人員不滿足于“制作盆景”，他們渴望建設一套商業(yè)化運行的大型壓縮空氣儲能電站。2017年，國家能源局批準中鹽集團、中國華能集團與清華大學共同實施金壇壓縮空氣儲能項目。

此次并網(wǎng)試驗成功驗證了鹽穴儲氣系統(tǒng)、儲熱換熱系統(tǒng)、新型空氣透平發(fā)電系統(tǒng)所有首臺套設備的研制成果，為非補燃壓縮空氣儲能技術的商業(yè)化應用奠定了基礎，是壓縮空氣儲能技術研發(fā)和應用的重要里程碑，將為我國壓縮空氣儲能乃至能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供強有力支撐。

在“中國創(chuàng)造”實踐方面，依托清華大學非補燃壓縮空氣儲能技術，金壇壓縮空氣儲能項目申請專利百余項，建立了具有完全自主知識產(chǎn)權的技術體系；研發(fā)了高負荷離心壓縮機、高參數(shù)換熱器、大型空氣透平等關鍵設備，實現(xiàn)了主裝備的完全國產(chǎn)化。在“中國標準”創(chuàng)建方面，該項目發(fā)布了我國首個壓縮空氣儲能電站KKS編碼標準，立項壓縮空氣儲能首個國家標準、首個電力行業(yè)標準，以及3個團體標準，逐漸構建了中國壓縮空氣儲能標準體系。

據(jù)了解，與國外壓縮空氣儲能電站相比，該項目最大的創(chuàng)新點是在世界上首次采用了非補燃技術，在壓縮空氣發(fā)電過程中不依賴外界能源，從而實現(xiàn)零碳排放。目前，金壇二期壓縮空氣儲能項目建設工作正在加緊推進中，項目正構建以新能源為主的新型電力系統(tǒng)提供儲能新方案，有望為我國早日實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標貢獻力量！