“江苏盐穴压缩空气储能”试题设计

云南 沈洪健 肖顺云

一、命题背景

新湘教版教材选择性必修三第二章“自然资源与国家安全”中第二节特别关注中国的能源安全，除开发利用新能源、多渠道进口能源外，特别强调能源储备库的建设。

有效地存储能源，是全世界共同面对的难题。作为推动能源生产和利用方式变革的重要技术之一——储能，将为能源转型带来机遇，而压缩空气储能更是储能技术领域“前沿中的前沿”。如果将千年盐穴“唤醒”，在其中压缩空气发电，便更称得上是一次穿越古今的“能源对话”。

盐穴压缩空气储能在实现电网削峰填谷、促进新能源高效消纳、提升电力系统安全性和灵活性等方面将发挥重要作用，未来在我国能源电力领域具有广阔的应用前景。

分析地理新事物有利于开拓学生思维，介绍储能新技术可让学生多角度认识能源储备库的特点，通过“江苏盐穴压缩空气储能”试题的问题设计可引导学生思考能源利用的时间变化规律、储能的原理和意义，可开拓学生的视野、培养创新意识。

二、试题设计

阅读图文材料，完成下列要求。

盐穴是古人利用水溶开采方式在地下较厚的盐层或盐丘中采矿后形成的地下洞穴，体积巨大、密封性好，高温高压下的盐穴有将裂缝自动愈合的特点，一段时间后地下盐穴就能够成为很好的密封储存库，可用于储存石油、天然气以及相关产品。

盐穴压缩空气储能技术以压缩空气为储能介质实现能量的存储转化(图1)。储能时，电动机驱动压缩机将空气压缩至高压并储存至地下盐穴中，完成电能到空气压力势能的转换，可吸纳电网低谷时的“弃能”储存；用电高峰到来时，释放空气驱动发电机发电，将电能传回至电网。该技术大规模清洁储能，可改善发电、用电的时空结构，实现电力供需的“削峰填谷”。

近年来，江苏清洁能源电源快速发展，给电网带来巨大的新能源消纳和电力供需平衡压力。江苏金坛区拥有地下盐穴储气库约1 000万立方米，理论上可以建设容量超过400万千瓦的压缩空气储能电站。2018年中盐金坛“盐穴压缩空气储能国家试验示范项目”开工，2021年8月工程送电成功。其成为我国压缩空气储能领域唯一的国家示范工程。

图1

(1)指出储能电站采用盐穴储能的原因。

(2)分析该系统中压缩机与发电机的昼夜运行时间并说明原因。

(3)分析开发建设盐穴压缩空气储能电站的积极意义。

(4)说明江苏省建设“盐穴压缩空气储能国家试验示范项目”的有利条件。

三、试题解析

(1)该题主要考查学生获取地理图文信息的能力，关注空间资源的利用特点，突出占用地面少，废弃空间资源化利用的优势。

(2)该题主要考查学生对发电量与用电量变化规律的认识，目前除太阳能发电外，发电的昼夜变化受自然条件影响小，主要由需求决定发电量，而生产生活中白天为用电高峰期，夜间为低谷，这样会给发电企业带来“弃能”。认识压缩机是储能工作，发电机是供电工作，即可得出空气储能的昼夜运行规律。

(3)该题主要考查学生的综合思维能力，需要学生认识电网中的电能储存，是全世界共同面对的难题。结合材料可知盐穴压缩空气储能技术可减少电网“弃能”，实现“削峰填谷”，清洁储能，保障生产生活用电。

(4)该题主要考查学生的区位分析能力，需要从江苏省属经济发达省份，经济发达，能源需求量大、有废弃的盐穴、政策支持、技术条件好等角度去说明。

四、参考答案

(1)盐穴结构稳定、密封性好、储气空间大；废弃空间资源化利用；占用地面空间少。

(2)压缩机是储能工作，发电机是供电工作。夜间为用电低谷期，多余的电量驱动压缩机将空气压缩至盐穴储存；白天为用电高峰期，释放空气推动发电机发电来满足用电。

(3)减少电网“弃能”，降低能源损耗；实现电力供需“削峰填谷”，保证电网平稳运行；清洁储能，有利于环境保护；保障生产生活用电，促进社会经济发展。