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近日，“叮鈴鈴……”常州金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站集控室的電話響起，“收到調度通知，6點整滿負荷，頂晚峰。”值長鄧建軍果斷布置了任務?，F場檢查、關鍵設備送電、測絕緣……整個團隊聞令而動。頂著接近40℃以上的氣溫，他們穿上了絕緣靴，戴好絕緣手套、安全帽，“全副武裝”，迎著高溫開始發(fā)電前的各項工作，機組準時滿負荷發(fā)電。

發(fā)電結束后不到1小時之后，在集控室操作臺前，華能江蘇公司金陵電廠儲能項目部副主任龐里波正帶領團隊緊張地盯著盤前的每一項參數，開始了儲能電站的儲能模式。這也是這個儲能電站面臨的首個迎峰度夏考驗。

“對于壓縮空氣儲能電站來說，‘峰’忙‘谷’動。越是高溫，越要快速響應電網調度，發(fā)揮儲能電站削峰填谷的作用。”鄧建軍告訴《科技周刊》記者。

今年5月，位于茅山腳下的金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站正式投入運營，這是世界首個、全球最大的“非補燃”壓縮空氣儲能電站。該電站由華能江蘇公司承擔項目建設、調試和運維，儲能、發(fā)電能力60兆瓦，儲能容量300兆瓦時，投運后將為江蘇電網提供±60兆瓦調峰能力，每年增加調峰電量約1億千瓦時。

電能有一個非常明顯的特點，即無法被直接儲存，也就是說，發(fā)出多少電，就要用掉多少電。華能江蘇公司金陵電廠副總經理王開柱告訴記者，在碳中和的浪潮下，風電、光伏等新能源新型電力系統占比率日益提高，正逐漸成為電力系統的主體。但是，與傳統化石能源相比，新能源“看天吃飯”的特性使得電網易出現較大峰谷差，比如光伏的午間發(fā)電功率極大但是入夜基本降至0，與實際用電需求很難匹配。這就給電力電量實時平衡、保障電力系統安全運行帶來了新的課題。如何破題？迫切需要建設大規(guī)模儲能發(fā)電設施。

無時不在的空氣又如何成為充電寶呢？華能江蘇公司金陵電廠儲能項目部主任賈紅金向記者描述了“空氣充電寶”的工作過程——深夜時分，正是用電低谷，儲能電站的空氣壓縮機便開始運行。此時，多余的電正通過外墻110千伏的線路連接至電站，隨著空氣進入多級壓縮機，將空氣壓縮注入地下鹽穴。當前氣壓已達到12-14兆帕，完成了電能到空氣壓力勢能的轉換。“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的過程。”而到了白天電力需求較大時，壓縮空氣又被釋放出來，經儲熱裝置中的熱能加熱后，成為了數百攝氏度的高溫高壓氣，進入電站“發(fā)動機”驅動空氣透平膨脹機沖轉發(fā)電，完成了空氣壓力勢能到電能的轉換。通過這樣的“充電”和“放電”過程，就實現了電能的“時移”和“削峰填谷”。

值得一提的是，在壓縮機壓縮空氣過程中，會產生大量的熱能，溫度可達300℃。在國外的壓縮空氣儲能電站，這些熱能一般會被浪費掉，而我國采取的辦法是通過熱交換設備將熱能儲存在幾個巨大的儲熱裝置中，實現能量的存儲轉化。“多了熱交換，少了燃氣加熱，一進一出后，金壇壓縮空氣儲能項目工程的電能轉換效率提升至60%以上，并且全過程無燃燒、無排放。”華能金陵電廠儲能項目部副主任林迎虎介紹。由于壓縮空氣的儲能方式不受時間、地理等條件的限制，因而具有容量大、周期長、單位投資小等優(yōu)點，被認為是最具有廣闊發(fā)展前景的大規(guī)模儲能技術之一。

據了解，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站每天可以為江蘇電網提供60兆瓦/480兆瓦時的低谷電調節(jié)容量和60兆瓦/300兆瓦時的峰電調節(jié)容量。也就是說，一個儲能周期發(fā)電量可滿足60000戶家庭一天的用電量。龐里波表示，今年迎峰度夏期間，截至8月15日，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站累計完成了儲能23次，發(fā)電22次，累計儲能用電820萬度、釋能發(fā)電450萬度，有力支撐了江蘇電網安全穩(wěn)定運行。

完全自主知識產權，讓廢棄鹽穴有了新身份

在金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站，記者看到，這里由多個分系統組成。其中的壓縮機系統、儲換熱系統以及膨脹機系統建在地面上，和普通的儲能電站并沒有太大的差別，而最重要的儲氣系統則位于在距離金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站東北方向一公里左右的茅八井，也就是這個電站的核心部分——地下鹽穴。

王開柱表示，對于壓縮空氣儲能電站而言，要實現規(guī)模化應用，對儲氣空間的體積要求非常大，一般需要數十萬立方米。如果采取人造儲罐，則投資巨大，且需要占據相當大的地表面積，而地下鹽穴則可以完美的解決這一問題。

王開柱說起了金壇壓縮空氣儲能項目利用的鹽穴的“優(yōu)秀品質”：鹽穴體積約22萬立方米，井口距地表約1000米，梨形腔體最大直徑約80米，儲氣工作壓力12MPa-14MPa。且鹽穴壁光滑，整體形態(tài)比較穩(wěn)定，氣密封測試完全能夠滿足空氣儲能的要求，最高可承受200個標準大氣壓。經過改造后非常適合用于作為壓縮空氣儲能電站的儲氣空間。“當然，不僅僅是鹽穴，全國很多的地下地質構造可改造為大規(guī)模的存儲空間，如廢棄的礦井、開采的硬質巖洞等，都可以實現資源再利用。”

由于近幾年蘇南地區(qū)電力發(fā)展迅速，而電網的填谷調峰能力明顯不足，急需儲能支撐。所以，壓縮空氣儲能電站最終落地常州金壇。

廢棄的鹽穴又如何華麗轉身，成為“充電寶”呢？華能金陵電廠科技主管陳輝和記者分享了自己的感觸。“作為全球首座壓縮空氣儲能電站的建設者和管理者，我們最大的感受就是‘一切皆原創(chuàng)’。擁有完全自主知識產權，核心設備實現了100%國產化。”在系統集成方面，采用非補燃技術路線是國際首創(chuàng)，在系統設計、設備集成和參數優(yōu)化方面我們做了大量的創(chuàng)新工作；在核心設備研發(fā)方面，團隊攻克了首臺套主設備研發(fā)制造和工程應用的難題，成功設計了非補燃式壓縮空氣儲能發(fā)電系統。在建設與調試方面，團隊克服了建設無標準、調試無經驗的巨大挑戰(zhàn)，在壓縮空氣儲能領域實現了“中國制造”，創(chuàng)立了“中國標準”。在運行維護方面，團隊創(chuàng)造了“三段串聯式壓縮機聯合啟動及停機步序”等多項操作法，保障了電站高效安全運行……正是因為有這么多的“原創(chuàng)”，金壇壓縮空氣儲能電站研發(fā)的工程理論、建設經驗和運維方法，極大地推動了我國新型儲能技術的發(fā)展。

技術多元發(fā)展，新型儲能將迎高速發(fā)展

近年來，與新能源發(fā)展緊密相關的儲能技術和產業(yè)備受關注。“十三五”以來，我國新型儲能鋰離子電池、壓縮空氣儲能等技術已達到世界領先水平。截至2021年底，新型儲能累計裝機超過400萬千瓦。在國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》中提出，到2025年，我國的新型儲能將由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應用條件。到2030年，我國新型儲能將全面市場化發(fā)展。

林迎虎告訴記者，包括壓縮空氣儲能在內，新型鋰離子電池、氫（氨）儲能等新型儲能技術也正為全球的綠色發(fā)展注入強勁動力，為構建新型電力系統、推進能源革命、實現碳中和目標提供重要支撐。

從目前來看，盡管我國的儲能裝機規(guī)模世界第一，但比較傳統的抽水蓄能依舊是“儲能大戶，占整個儲能裝機容量的8成，而風電光伏新能源裝機規(guī)模的比例不到7%，低于世界平均水平。因此，隨著新能源發(fā)電規(guī)模的快速增加，我國的新型儲能還有很大的發(fā)展空間。

技術多元發(fā)展，政策暖風頻吹，越來越多的儲能電站正在建設中或已經投入運營。記者注意到，今年以來，各省市正加快推進儲能項目的落地。在8月初印發(fā)的《江蘇省“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》中提出，到2025年，全省新型儲能裝機規(guī)模將達到260萬千瓦左右，電化學儲能、壓縮空氣儲能技術性能將進一步提升并實現規(guī)?；瘧谩?br />
“新型儲能建設周期短、選址簡單靈活、調節(jié)能力強等優(yōu)勢逐漸凸顯，加快推進先進儲能技術規(guī)?；瘧脛菰诒匦小?rdquo;南通大學電氣工程學院副院長張新松表示，他建議，未來，隨著儲能產業(yè)的發(fā)展，也要進一步健全價格機制和市場機制。要加快完善能源市場體系不斷激發(fā)市場主體活力，深化電力體制改革，聚焦系統靈活調節(jié)能力、綠色能源消費、綜合能源服務和新模式新業(yè)態(tài)發(fā)展等方面取得新突破。在成本方面，也可以通過加大“新能源+儲能”支持力度、完善電網側儲能價格疏導機制、完善鼓勵用戶側儲能發(fā)展的價格機制等，合理疏導新型儲能成本。


原標題：新知 | 大型“充電寶”藏在地下鹽穴，世界首個非補燃壓縮空氣儲能電站首次迎峰度夏