原標(biāo)題：地下千米廢棄鹽穴，變身“城市充電寶”

來(lái)源：大眾報(bào)業(yè)·大眾日?qǐng)?bào)

原標(biāo)題：地下千米廢棄鹽穴，變身“城市充電寶”

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國(guó)際首套10MW鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能?chē)?guó)家示范電站。

□ 本報(bào)記者 王洪濤 曹儒峰

本報(bào)通訊員 孫夢(mèng)涵 紀(jì)宗玉

王大偉

在肥城經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，坐落著一個(gè)神奇的儲(chǔ)能電站，不燒煤、不燒天然氣，而是通過(guò)地下千米的廢棄鹽穴將空氣壓縮實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能，被稱為超大號(hào)“城市充電寶”。這是國(guó)際首套10MW鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能?chē)?guó)家示范電站，2021年9月并網(wǎng)發(fā)電；2022年7月，獲批成為我國(guó)首座參與電力現(xiàn)貨交易的壓縮空氣儲(chǔ)能獨(dú)立電站。

《山東省建設(shè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)三年行動(dòng)計(jì)劃（2023-2025年）》提出提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，提升新型儲(chǔ)能應(yīng)用水平，推廣能量型鋰電池、壓縮空氣等先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)。廢棄鹽穴為何會(huì)與儲(chǔ)能牽上線？這種新型儲(chǔ)能技術(shù)有何亮點(diǎn)，對(duì)落實(shí)“雙碳”戰(zhàn)略有何作用？

低谷時(shí)段充電，高峰時(shí)段放電

“丁零零！”4月23日下午6時(shí)26分，肥城經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)10MW鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能?chē)?guó)家示范電站集控室內(nèi)，一陣電話鈴聲響起。

“6時(shí)56分準(zhǔn)時(shí)并網(wǎng)調(diào)峰。”電話那頭是國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度中心的指令。

電站的工作人員收到指令后，立即按下鹽穴儲(chǔ)能釋放電能啟動(dòng)鍵。這時(shí)，電站的空氣膨脹機(jī)開(kāi)始發(fā)電前的暖機(jī)升速，隨后存儲(chǔ)在鹽穴中的高壓低溫空氣和儲(chǔ)存在導(dǎo)熱油罐中的熱能被同時(shí)釋放，電站開(kāi)始發(fā)電。

“從接到指令，到發(fā)電設(shè)備100%高效運(yùn)轉(zhuǎn)，只需要12分鐘。”中國(guó)儲(chǔ)能（山東）電力能源有限公司項(xiàng)目經(jīng)理侯虎燦說(shuō)，電站完成一次充電需要6個(gè)小時(shí)，可以連續(xù)發(fā)電4個(gè)小時(shí)，每小時(shí)能發(fā)電1萬(wàn)度，可滿足4500戶居民一天的用電需要。

鹽穴是鹽礦開(kāi)采后留下的廢棄礦洞，位于地下800—1000米處，容積可達(dá)數(shù)十萬(wàn)立方米，并且穴壁夯實(shí)，經(jīng)得住地底高壓，可以用于儲(chǔ)存高壓空氣、天然氣、石油和氫氣等能源。

作為全國(guó)最大的井礦鹽生產(chǎn)基地之一，肥城市年制鹽規(guī)模達(dá)到720萬(wàn)噸，形成了46對(duì)容積巨大、密閉性好、穩(wěn)定性高的鹽腔。“目前可利用腔體達(dá)2000萬(wàn)立方米，而且每年還會(huì)產(chǎn)生300多萬(wàn)立方米的巨型鹽穴。”肥城市副市長(zhǎng)周學(xué)志說(shuō)，如果這些鹽穴不用來(lái)儲(chǔ)能，老井就要進(jìn)行注水封堵，防止發(fā)生地面塌陷等事故。

肥城市把這些廢棄鹽穴作為“綠色財(cái)富”，將鹽穴儲(chǔ)能納入五大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈條，與全國(guó)儲(chǔ)能領(lǐng)域權(quán)威研究機(jī)構(gòu)中科院合作，高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃鹽穴儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)園，高質(zhì)量推進(jìn)儲(chǔ)能電站項(xiàng)目建設(shè)。

“簡(jiǎn)單來(lái)講，如果我們找到一個(gè)足夠大的腔體，向其中充入大量高壓空氣。放開(kāi)充氣口，就能得到一大股風(fēng)；再利用這股風(fēng)，吹動(dòng)發(fā)電機(jī)，就可以發(fā)電。鹽穴就是這個(gè)合適的大腔體。”侯虎燦說(shuō)，利用鹽穴發(fā)電主要需要兩個(gè)步驟，第一步是在儲(chǔ)能階段，購(gòu)買(mǎi)低谷時(shí)段的低價(jià)電或新能源利用率不足導(dǎo)致的“棄風(fēng)棄光”，利用過(guò)剩電能將空氣壓縮到地下的鹽穴中，實(shí)現(xiàn)電能向空氣勢(shì)能的轉(zhuǎn)化；第二步是在電能需求高峰時(shí)，將鹽穴中的高壓空氣放出，形成強(qiáng)大的風(fēng)力，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)空氣勢(shì)能向電能的轉(zhuǎn)化。

“鹽穴儲(chǔ)能是一種極具發(fā)展前景的大規(guī)模清潔物理儲(chǔ)能技術(shù)，可以實(shí)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。”侯虎燦介紹。

零碳排放，技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先

風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源電力具有間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，與生產(chǎn)生活用電高峰之間存在時(shí)間差，未接入電網(wǎng)而被浪費(fèi)棄用，就產(chǎn)生了“棄風(fēng)棄光”。

實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，“十四五”期間光伏發(fā)電和風(fēng)電等新能源發(fā)電的比重必將進(jìn)一步提升。然而，新能源發(fā)電的間歇性等特點(diǎn)，需要配套儲(chǔ)能電站才能承擔(dān)電力保障。

侯虎燦介紹，目前，世界上最常見(jiàn)的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是抽水蓄能。“這種方法雖然成熟可靠，但也存在一些缺點(diǎn)，電站的建設(shè)周期比較長(zhǎng)，需要6至7年；需要占用大量土地資源，甚至破壞生態(tài)等。”侯虎燦說(shuō)，相比之下，鹽穴儲(chǔ)能有著較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。

鹽穴特有的蠕變性，使其成為天然的能源存儲(chǔ)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(huì)自愈，這使得鹽穴具備良好的密閉性和自愈性。“鹽穴儲(chǔ)能電站建設(shè)周期較短，一年左右即可，且單位成本低、系統(tǒng)壽命長(zhǎng)、不會(huì)造成環(huán)境污染，在‘雙碳’背景下，鹽穴儲(chǔ)能將得到越來(lái)越多的關(guān)注。”

“綜合開(kāi)發(fā)利用這些廢棄的鹽穴，就是為可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展另辟蹊徑。”肥城經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)黨工委書(shū)記、管委會(huì)主任孫棟說(shuō)。在中科院工程熱物理所、武漢巖土力學(xué)研究所、中儲(chǔ)國(guó)能公司支持下，2021年9月23日，肥城10MW壓縮空氣儲(chǔ)能電站向電網(wǎng)發(fā)出了第一度電，標(biāo)志著全國(guó)首套鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站成功并網(wǎng)投產(chǎn)。“這是一種安全、環(huán)保、高效的大規(guī)模物理儲(chǔ)能方式，電效率達(dá)到70%以上，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有碳排放，技術(shù)及性能?chē)?guó)際領(lǐng)先。”

2022年7月，該電站又獲批成為我國(guó)首座參與電力現(xiàn)貨交易的壓縮空氣儲(chǔ)能獨(dú)立電站，入選“山東省能源領(lǐng)域新技術(shù)、新產(chǎn)品和新設(shè)備目錄”和“2021年國(guó)家能源領(lǐng)域首套重大技術(shù)裝備”。

“肥城10MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能示范電站每年可發(fā)電1320萬(wàn)度以上，年度節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約4200萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排1.1萬(wàn)噸。”侯虎燦說(shuō)。

從10MW到300MW，擁抱儲(chǔ)能新風(fēng)口

10MW鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能?chē)?guó)家示范電站不遠(yuǎn)處，是中儲(chǔ)國(guó)能300MW鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目的施工現(xiàn)場(chǎng)。工地上，挖掘機(jī)推土機(jī)轟鳴震耳，重型卡車(chē)來(lái)回穿梭，工人們正在緊張有序地放線、定位、埋樁。該項(xiàng)目入選國(guó)家能源局2021年國(guó)家能源領(lǐng)域首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備項(xiàng)目、省2022年度儲(chǔ)能示范項(xiàng)目和省2022年重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。

“項(xiàng)目第二階段為300MW，投資15億元，項(xiàng)目全部建成后，一小時(shí)能發(fā)電31萬(wàn)度，相當(dāng)于一個(gè)中型抽水蓄能電站的規(guī)模。”中科院工程熱物理研究所項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李文介紹。

“鹽穴往往位于地下千米深處，儲(chǔ)能設(shè)施建設(shè)僅能通過(guò)管道井進(jìn)行，無(wú)法直接窺探其內(nèi)部真實(shí)而完整的場(chǎng)景，并且用于存儲(chǔ)壓縮空氣的腔室最好是有利于承受高壓的梨形，但天然產(chǎn)生的鹽穴形狀往往形狀不規(guī)則，需要人工打磨塑造，增加了工程建設(shè)的困難；再就是施工過(guò)程中難免遇到鹽穴中殘留的鹽分，高濃度的鹽水對(duì)鋼鐵等材料腐蝕性大，可能破壞施工設(shè)備。”李文認(rèn)為，鹽穴儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用還面臨多重挑戰(zhàn)，需要工程、科研、地質(zhì)勘探、機(jī)械研發(fā)等領(lǐng)域聯(lián)合一起攻堅(jiān)。

我省風(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(chǔ)能能力卻不足。2022年8月，省能源局印發(fā)《山東省風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)保障指導(dǎo)意見(jiàn)（試行）》，將儲(chǔ)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(duì)已落實(shí)建設(shè)條件的市場(chǎng)化項(xiàng)目，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)獲得并網(wǎng)資格，優(yōu)先支持儲(chǔ)能容量比例高的項(xiàng)目。

“泰安鹽礦資源豐富，埋深適中，除開(kāi)展鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能外，地下鹽穴還可以用來(lái)儲(chǔ)存天然氣。從地質(zhì)的角度看，泰安有潛力成為山東省的儲(chǔ)能中心，能儲(chǔ)氣、儲(chǔ)油、儲(chǔ)電，對(duì)山東的能源轉(zhuǎn)型將起到重要作用。”中國(guó)工程院院士、中科院武漢巖土力學(xué)研究所研究員楊春和說(shuō)。

目前，中電建、中能建、華能等央企國(guó)企相繼進(jìn)駐肥城，落地產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目6個(gè)，年內(nèi)還將有6個(gè)項(xiàng)目簽約，12個(gè)項(xiàng)目總投資達(dá)到260.5億元，肥城市被確定為“魯中先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能重點(diǎn)區(qū)”。

未來(lái)，肥城將建成千兆瓦級(jí)鹽穴儲(chǔ)能基地，打造百億乃至千億級(jí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)。“肥城4個(gè)制鹽擴(kuò)穴項(xiàng)目已全部開(kāi)工建設(shè)，將新打井40對(duì)，年新增制鹽規(guī)模540萬(wàn)噸，整體制鹽規(guī)模突破1200萬(wàn)噸。屆時(shí)年造穴能力由現(xiàn)在的300萬(wàn)立方米，提升至500萬(wàn)立方米。”肥城市委副書(shū)記、市長(zhǎng)范長(zhǎng)征說(shuō)，“計(jì)劃用三年時(shí)間，打造千萬(wàn)噸級(jí)的儲(chǔ)能配套制鹽產(chǎn)業(yè)園、千兆瓦級(jí)鹽穴儲(chǔ)能調(diào)峰基地、10億立方米鹽穴天然氣儲(chǔ)氣庫(kù)基地、百億級(jí)儲(chǔ)能儲(chǔ)氣裝備制造基地，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展綠色化、低碳化。”

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