盐穴“充电宝”别有洞天

■本刊记者 余璇/ 编辑 曲艺

在地下800—1000 米的盐穴里，蕴含着大量的盐矿资源。地下盐穴经水溶采盐后，通常会形成梨形的腔穴。如今，采挖后的废弃盐穴竟在储能领域派上了大用场。

7 月14 日，江苏淮安46.5 万千瓦/260 万千瓦时盐穴压缩空气储能项目可行性研究报告在京顺利通过专家评审，该电站建成后，将成为国际上容量最大的压缩空气储能电站，可实现年发电量8.5亿千瓦时，为新型储能发展再添新动能。

储能产业高速发展地下盐穴变身“充电宝”

近年来，随着风电、光伏等清洁能源项目大规模开发，我国清洁能源装机容量迅猛增加。“风电、光伏等新能源发电出力具有随机性、波动性、间歇性和反调峰特性，为新型电力系统的电力电量平衡和安全稳定运行带来巨大挑战。”南方电网能源发展研究院新能源研究所副所长杨再敏指出。

“储能是通过介质或设备把能量存储起来，在需要时再释放的过程，可将间歇的、不稳定的可再生能源电力转换成稳定电力输出，实现可再生能源大规模消纳。同时，储能还可实现电能的跨时间、跨空间转移，解决电力供需平衡问题。”中国能源研究会储能专委会主任、中科院工程热物理所研究员陈海生介绍。

在“双碳”目标背景下，盐穴压缩空气储能作为新型储能重要形式之一，得到越来越多的关注。

盐穴，即盐矿开采后留下的废弃矿洞。废弃的盐穴可进行压缩空气、天然气、石油和氢气等能源存储。盐穴压缩空气储能作为“盐穴家族”中的一员，将盐穴“变废为宝”，利用盐穴储气的大容量物理储能技术，低谷电时将空气压缩到盐穴中，用电高峰时再释放压缩空气发电，从而实现电网削峰填谷、提升电网调节能力和新能源消纳能力。其具有容量大、成本低、寿命长、安全环保、占地面积小等优势，是一种极具发展前景的大规模清洁物理储能技术。

“我国盐矿资源丰富，符合使用条件的有2000多个。但与欧美等国相比，我国在盐穴储能利用方面的研究起步较晚，盐穴地下储库的建设数量和技术水平仍有较大差距。”杨再敏表示。

记者了解到，对于盐穴压缩空气储能电站的研究，全球已有40 多年历史。据不完全统计，在国际方面，目前，全球已有2 座大规模盐穴压缩空气储能电站投入商业运行，分别是德国的亨托夫（Huntorf）电站和美国的麦金托什（McIntosh）电站。在国内方面，我国盐穴资源丰富，主要分布于山东、河南、河北、江苏、广东、四川等地，据不完全统计，我国有上亿立方米的盐穴空间，且绝大多数处于闲置状态，这些盐穴承压能力好，密封性能优越，是可作为高压气体储存的极好空间场所。2021 年9 月，山东肥城盐穴先进压缩空气储能电站正式并网发电，进入商业运行状态。2022 年5月，江苏金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目也正式投入商业运营。

值得关注的是，在经济性方面，盐穴压缩空气储能项目建造成本有着较强优势。

“随着国家支持政策的支撑及相关产业研究应用的持续推进，盐穴压缩空气储能有望迎来加速发展。与新建钢罐等压力容器储存的方式相比，利用盐穴可显著降低原材料、用地等方面的成本。”南方电网能源发展研究院新能源研究所研究员孙思扬表示，“我国最近投产的金坛盐穴压缩空气储能电站的电能转换效率已提升至60%以上。”

专家分析，目前压缩空气储能每千瓦的造价为5000—6000 元，与抽水蓄能建造成本基本持平。未来随着规模效应的不断体现，规模越大、效率越高、单位成本越低。

安全稳定优势明显技术、机制层面仍有提升空间

盐穴压缩空气储能具有显著降低系统建造成本、大幅减少系统占地面积、可提高系统效率和稳定性等多方面优势。

“首先，压缩空气储能系统的储能介质为空气等，具有无毒无害、不易燃易爆、无污染物排放、安全环保等优点；其次，盐穴多分布在地下500—1500 米，承压压力达20 兆帕以上，具有良好的承压特性，而且盐穴自愈性和蠕变性良好，高压空气不会出现泄漏，具有良好的密闭特性，能够满足压缩空气储能电站的储气要求；最后，压缩空气储能系统设备属于传统叶轮机械和换热设备，有可供参考的设计标准和规范，而且国际上传统压缩空气储能设备已经运行40多年。”陈海生表示。

“盐岩的力学性能稳定，具有损伤自我恢复功能，能够适应储存压力交替变化。”孙思扬介绍，以德国亨托夫电站的盐穴储气库为例，该电站1978年投入运行，在成功运行超过20 年后，2001 年检测了2 个储气盐穴的形状，发现其与1984 年形状并没有太大差别。其盐穴体积收缩率为每年0.15%，平均沉降速率为每年3.24 毫米，未发现气体泄漏，这一事实充分表明盐穴储气技术应用于压缩空气储能的安全性、可靠性、稳定性。

不过，在技术发展方面，多位专家表示仍面临诸多挑战。

“盐穴压缩空气储能系统的关键技术包括宽负荷压缩机、高负荷透平膨胀机、高效蓄热换热器、盐穴高压储气、储能与电力系统耦合控制等关键技术。”陈海生建议应重点开展两方面研究：一是开展广泛示范，形成适合压缩空气储能的盐穴高压储气库的成套技术及其标准体系；二是开展更大规模等级压缩空气储能系统装备研发与示范，满足电网削峰填谷等方面需求。

“非补燃应用压缩空气蓄能（CAES）系统是压缩空气储能技术的发展趋势，国内外均有一定的技术积累，但仍存在两个问题：其一，高性能离心压缩机、透平膨胀机等关键设备的研制均处于起步阶段，技术难度大；其二，集成与控制尚未涉及各组件协同自律特性及机网协调性，严重制约了‘储网一体化’系统的高效稳定运行。”孙思扬表示。

他认为，为加快我国大规模物理储能技术发展，推动智能电网建设，亟须在大规模CAES 电站设计、集成及并网运行方面开展基础理论和关键技术研究以及核心设备的研制工作。

目前，我国盐穴压缩空气储能还处于商业化发展初期，规模化推广仍有一定难度，主要制约因素包括储气库适宜选址受限、人工储气库成本较高、电价政策尚不明朗等。

“天然盐穴储气库由于具有密封性和经济性好等显著优点，在国内外被作为地下高压储气库的首选，然而我国适合建设地下储气库的岩盐矿藏主要分布在长江中下游、山东和广东局部地区，而光伏和风电装机规模巨大、对于大规模储能需求迫切的‘三北’地区，则缺少适宜于建设盐穴地下储气库的岩盐地层。”孙思扬表示，除了盐穴等天然地下空间外，人工开挖硬岩洞穴储气库是较为理想的替代储气库方案，其优点在于适合建库的硬岩岩石类型多、分布广，选址相对容易，然而其综合建设成本相对较高。除此之外，目前我国暂未出台针对压缩空气储能电站上网电价的支持性政策文件，压缩空气储能电站的定价机制还在探索阶段，这也在一定程度上影响了投资意愿。

对未来盐穴压缩空气储能发展，陈海生建议，一是鼓励开展示范项目建设，给予相关的政策支持，建立示范应用基地等，通过示范带动推广应用进程。二是综合考虑调峰、调频、调相等功能，形成合理的储能价格机制。建立合理的成本分摊和收益机制，为盐穴储能发展创造有利条件。三是在地下空间二次开发利用方面，出台相应的规范、标准和政策引导支持。■