盐穴里的“能量银行”

苏更林

据报道，江苏金坛盐穴非补燃压缩空气储能电站并网成功，标志着我国以空气为载体的新型“能量银行”建设取得重大突破。细读这则消息，压缩空气、盐穴、非补燃、储能电站，这一连串生疏字眼的含义是什么？它们与“能量银行”又有何干？

谁是“能量银行”的主角

既然是“能量银行”，自然就有存取之说。不过，这家“银行”的能量存取并不自由，在存能时只吸收低谷电、弃风电、弃光电等不易储藏的电能；在取能时则是限时进行，比如到了用电高峰时才能把电能取出来。

有意思的是，该“能量银行”的主角竟然是再普通不过的空气。离开了空气，这家“能量银行”就不能运转了。这是怎么回事呢？

空气本身是不能发电的。不过，我们可以借助空气的储能作用来支撑“能量银行”的运转。空气的储能作用是通过高度压缩的空气形式来实现的。这种高度压缩的空气甚至可以达到100多个大气压。

空气储能的全称叫压缩空气储能（英文缩写为CAES）。CAES是一种物理储能方式，空气在整个过程中只存在温度、压强等物理变化，而不会发生化学变化。

从能量转换的角度来看，利用低谷电或弃风电、弃光电的能量把空气压缩至高压状态，从而把电能转化为空气分子的势能而存储起来；在用电高峰时段用高压空气驱动涡轮机进行发电，再把高压空气分子的势能转化为电能。

为何要住矿盐的“屋子”

在盐穴里建“能量银行”，无疑是一件新鲜事。所谓盐穴，说白了就是矿盐住过的“屋子”。位于江苏省常州市的金坛盐盆，是我国东部地区的一个大型盐矿，总面积达60.5平方千米，氯化钠平均含量85%，埋藏深度在808～1236米。当这些矿盐被开采出来之后，就会腾出来大量的盐穴。这些盐穴深度适中、顶底板厚度大、抗压能力强、分布稳定、封闭性好，是一种极其宝贵的不可再生资源，值得大力开发。

被誉为“亚洲盐穴储气第一库”的储气库率先在金坛建成，最高储气压力可達21兆帕。据估算，一个20万立方米的标准盐穴可以储备3000万～4000万立方米的气体。

金坛盐穴用于存储气体具有安全可靠、经济实用、符合环境生态要求的优势。经过专家反复论证，金坛盐穴能够满足压缩空气储能系统的储气技术要求。在金坛建设的盐穴非补燃压缩空气储能电站，已经被列为国家级示范项目，并且是世界上容量最大的零排放电站。

什么叫“非补燃”

利用金坛地下盐穴资源优势，采用清华大学“非补燃压缩空气储能”技术，是实现压缩空气储能技术突破的关键。该技术的最大亮点就是“非补燃”，即系统不需要天然气补燃，因此可以实现零碳排放。

根据压缩空气储能系统运行原理的不同，压缩空气储能可以分为补燃式和非补燃式两类。

所谓补燃式，是指系统在运行时需要利用化石燃料的燃烧来进行补热。既然有化石燃料的燃烧，就会有污染物的排放。据悉，德国1978年投入商业运行的Huntorf储能电站和美国1991年投入商业运行的McIntosh储能电站，都是采用天然气进行补燃，因此存在燃料依赖和污染排放等问题。

所谓非补燃式，是指采用热压分储方式将压缩过程产生的压缩热存储在蓄热罐中，在用电高峰时再用压缩热对空气进行回馈加热，这样既可以提高系统的整体效率，又可以实现整个储能过程无燃烧和零碳排放的目标。我国首创的“非补燃”系统，是一个技术含量更高的系统工程，可将电能转换效率提升至60%以上，因此是一种清洁高效的大规模物理储能技术。

“能量银行”能干什么

“能量银行”的首要任务就是用于电网的“削峰填谷”，这可以借助空气介质通过电能的“存入”和“支取”来实现。并且，该“能量银行”还能够为电网“调频稳压”，以提高电网的供电质量。

压缩空气储能作为一种仅次于抽水蓄能的第二大电力储能技术，具有容量大、寿命长、费用低、响应快、效率高、污染少等优势。金坛盐穴压缩空气储能项目的投运将有效提高电网的调节能力和对风电和太阳能等新能源的消纳能力，是实现“碳达峰、碳中和”目标的关键技术。