山東壓縮空氣儲能供熱供暖告訴您廢棄鹽礦成了“充電寶”：鹽穴壓縮空氣儲能電站投產發電

有沒有想過，我們身邊無處不在的空氣，也可以用來發電？

今年5月，常州金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站投產發電，成為這一領域國內投用的商業電站項目。鹽穴，即地下鹽層被開采后留下的礦洞。電站建成后，原先地下千米、容積相當于105個標準泳池的礦洞變成了“充電寶”。目前，這個“充電寶”發電裝機容量6萬千瓦，一次可儲存電量30萬千瓦時，遠期建設規模可達到100萬千瓦。

儲能過程就像“吹氣球”

用空氣來儲能、發電，聽起來深奧，其實原理并不復雜。

金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目科學家、清華大學教授梅生偉給記者科普：“如果把鹽穴比作一個體積固定的超大號氣球，那么儲能的過程就是吹氣球。”金壇鹽穴項目攻克了世界上參數高的離心式壓縮機，這是“吹氣”的關鍵裝置。在用電低谷時，通過這一裝置，可將1個標準大氣壓的空氣壓縮為140個標準大氣壓的高壓空氣，存入“氣球”；待用電高峰時，再釋放高壓空氣，驅動空氣透平膨脹機，讓“風車”旋轉起來，驅動發電機發電。

鹽穴壓縮空氣儲能的技術和工程并非我國。目前，一些發達國家已投運的壓縮空氣儲能電站都需要燒煤或天然氣來加熱空氣，這個過程叫作“補燃”，但不可避免地會產生污染物排放。

梅生偉認為，金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目的重要創新就在于采用了“非補燃”技術。此前，梅生偉和清華大學相關團隊曾在安徽蕪湖建立試驗電站，驗證了技術方案可行性和高效性。整個過程中，沒有任何燃燒和排放，實現了零碳發電。值得一提的是，該電站具有完全自主知識產權，核心設備實現了100%國產化。

在能量轉換過程中，電能難免會有損耗。“金壇電站的電能轉換效率是61.2%。通俗來講，就是‘5千瓦時電換3千瓦時電’。”梅生偉給記者舉例子，現在電站一般是23時左右開始儲能，到二天早上儲能完成，一個儲能過程為8小時。等用電高峰期滿負荷發電，一個小時能發6萬千瓦時電，可以連續發電約5個小時。“也就是相當于6萬居民一天的用電量。”梅生偉說。

在用電低谷時，利用低谷電壓縮空氣，存儲在地下鹽穴；在用電高峰時，釋放高壓空氣，帶動發電機組發電，保障用電需求。改變傳統電力“即發即用”現狀，削峰填谷，確保谷電不浪費、峰電有加持，正是金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站作為“充電寶”的功能所在。

今年夏天，江蘇迎峰度夏能源保供的關鍵時期，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站曾發揮積極作用，為金壇當地電網的高峰支撐了5%左右的尖峰負荷。

產業化進程正在提速

近年來，風能、太陽能等新能源在我國能源體系中的占比持續提升，與其相關的儲能技術和產業發展也備受關注。其中，壓縮空氣儲能被看作未來儲能技術發展的重要方向。

去年7月，國家發改委、國家能源局發布的《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》中，將壓縮空氣儲能列為新型儲能技術。今年2月發布的《“十四五”新型儲能發展實施方案》中，也多次提到這一技術。今年8月，《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022—2030年）》提出，要加快研發壓縮空氣儲能、飛輪儲能等高效儲能技術。

在目前主流的兩種儲能類型中，抽水蓄能的優點明顯，是現有最成熟的大容量儲能解決方案，已成為大規模建設開發儲能項目的選擇。然而，抽水蓄能電站建設受場地條件限制大，且建設工期長、投資回報慢。電化學儲能反應速度快、效率高，但是壽命有限、成本較高，還有后續處理問題。相比之下，壓縮空氣儲能基本兼顧了兩者的優點，同時，壓縮空氣過程中產生的熱量還可以二次利用。比如，參與金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站共同開發的中鹽集團，就改造了生產線，通過儲熱裝置用多余熱量進行化工產品的生產。

從長遠看，壓縮空氣儲能將是大規模儲能領域開發的新趨勢，未來前景廣闊。不過，該技術當前還面臨兩大難點，需要各方協同攻關。一方面，電能轉換效率仍需提升，未來要與抽水蓄能的變電效率相當，才能顯現出更大的推廣價值；另一方面，目前的應用場景仍比較單一，要探索更多樣化儲氣條件下的項目開發。梅生偉介紹，與新建鋼罐等壓力容器儲存的方式相比，利用鹽穴可顯著降低原材料、用地等方面的成本，但并不意味著所有鹽穴都可以作為壓縮空氣儲存裝置，還需要滿足容積適當、地質穩定、距離合適等條件。除鹽穴外，天然氣儲氣庫、煤礦巷道等也有潛力建設大容量、大規模儲能電站。

好在，隨著效率提升疊加成本下降，壓縮空氣儲能產業化進程正在提速，未來裝機規模有望加速擴張。

此外，長三角多地正推動相關儲能電站落地。近期，《上海打造未來產業創新高地發展壯大未來產業集群行動方案》提出，將推動壓縮空氣、液流電池等長時儲能技術商業化，促進“光儲充”新型儲能站落地。此前，江蘇淮安鹽穴壓縮空氣儲能項目通過可行性評審，將進入工程實施階段。該電站建成后，將成為國際上容量大的壓縮空氣儲能電站，年發電量可達8.5億千瓦時。