中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門(mén)戶(hù)網(wǎng)訊 （記者王虔）1月9日，位于湖北省孝感市應(yīng)城市的300MW（兆瓦）壓氣儲(chǔ)能電站示范工程全功率并網(wǎng)發(fā)電，意味著應(yīng)城300MW鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站開(kāi)始商業(yè)運(yùn)行。“地下決定成敗，地面決定好壞。”中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“武漢巖土所”）為工程的地下儲(chǔ)能系統(tǒng)提供全過(guò)程技術(shù)支撐，用科技力量保障了工程的成功運(yùn)行。

廢棄鹽穴上建設(shè)的超級(jí)“充電寶”

我國(guó)以風(fēng)能和太陽(yáng)能等為代表的清潔能源在總能源消費(fèi)占比持續(xù)增加，而清潔能源不能持續(xù)供給和地域性強(qiáng)成為制約其高效利用的技術(shù)瓶頸。將清潔能源轉(zhuǎn)換為氫能和壓縮空氣等能源形式，進(jìn)行大規(guī)模存儲(chǔ)是實(shí)現(xiàn)清潔能源高效利用的有效途徑。

壓氣儲(chǔ)能電站工作示意圖

利用深部鹽巖地層儲(chǔ)能是我國(guó)大規(guī)模儲(chǔ)能的重要發(fā)展方向之一。采鹽后留下的鹽穴具有體積大、密閉性強(qiáng)、自愈性好等特點(diǎn)，是理想的低成本儲(chǔ)能空間。我國(guó)鹽礦資源豐富，存在大量鹽礦地下采空區(qū)，利用已有老腔不僅能夠避免鹽礦采空區(qū)沉陷、垮塌等地質(zhì)災(zāi)害，還將鹽礦采空區(qū)變成地下空間資源，實(shí)現(xiàn)了鹽礦地下采空區(qū)的資源化利用。

湖北應(yīng)城的采鹽史最早可追溯到明清時(shí)期，遺留下的鹽穴較多。此次運(yùn)行的300MW壓氣儲(chǔ)能電站示范工程，由武漢巖土所楊春和院士團(tuán)隊(duì)選定具備地質(zhì)條件的廢棄鹽礦洞穴建設(shè)儲(chǔ)氣庫(kù)，將用電低谷時(shí)電網(wǎng)中富余的電能轉(zhuǎn)換成壓縮空氣勢(shì)能存在儲(chǔ)氣庫(kù)中，在用電高峰時(shí)釋放壓縮空氣勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能。是目前已全面投用的單機(jī)功率世界第一、儲(chǔ)能規(guī)模世界第一、轉(zhuǎn)換效率世界第一的300MW鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程。它被形象地比喻為一個(gè)“超級(jí)‘充電寶’”——單機(jī)功率達(dá)300MW級(jí)，儲(chǔ)能容量達(dá)1500MWh，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率約70%，每天儲(chǔ)能8小時(shí)、釋能5小時(shí)，年均發(fā)電約5億千瓦時(shí)。以空氣為介質(zhì)，轉(zhuǎn)化的電量可以滿(mǎn)足75萬(wàn)居民一年的用電需求，可有效應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電的波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性。

“地下”技術(shù)托舉儲(chǔ)能庫(kù)建設(shè)成功

明確儲(chǔ)能地質(zhì)體性能時(shí)空演化過(guò)程、多場(chǎng)耦合條件下儲(chǔ)能介質(zhì)滲流規(guī)律和建立儲(chǔ)能庫(kù)長(zhǎng)期運(yùn)維技術(shù)，是我國(guó)深地儲(chǔ)能需要解決的關(guān)鍵理論和技術(shù)難題。“壓縮空氣儲(chǔ)能的成敗決定于地下。”中國(guó)工程院院士、武漢巖土所研究員楊春和這樣說(shuō)。圍繞如何利用好鹽穴自身優(yōu)勢(shì)，最大程度開(kāi)發(fā)利用其儲(chǔ)能空間，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新應(yīng)用了多個(gè)方案。

據(jù)介紹，應(yīng)城項(xiàng)目鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)在世界范圍內(nèi)首次成功應(yīng)用鹽穴沉渣空間儲(chǔ)氣，首創(chuàng)國(guó)內(nèi)最大口徑注采井方案，大幅提高了鹽穴空腔利用率和注采井的注采氣量；儲(chǔ)氣庫(kù)首次利用水平壓裂形成的鹽穴水平老腔開(kāi)展地下儲(chǔ)能；同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)并揭示了鹽穴沉渣空間的低摩阻特征及良好的連通性，論證了沉渣空間低位排鹵的可行性。

高位注氣、低位排鹵示意圖

鹽礦開(kāi)采后，除了上部的空腔外，被鹵水浸泡的鹽穴沉渣空間結(jié)構(gòu)如何、是否有可供儲(chǔ)能的空隙？這一問(wèn)題的答案直接決定了鹽穴作為儲(chǔ)能空間的預(yù)期體量。但是在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，由于技術(shù)限制，答案并沒(méi)有定論。武漢巖土所研究員馬洪嶺介紹，有些觀點(diǎn)認(rèn)為沉渣空間的結(jié)構(gòu)像淤泥一樣，有些認(rèn)為像細(xì)沙，但楊春和院士認(rèn)為沉渣空間應(yīng)該是更像石塊一樣累疊、有空隙，空間一定是存在的，只不過(guò)是存在的形式不同。這一觀點(diǎn)提出后，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間論證。楊春和團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出高位注氣、低位排鹵的沉渣空隙儲(chǔ)氣擴(kuò)容新方案，即向沉渣空間內(nèi)注氣，如果空間內(nèi)有空隙，則其中的鹵水會(huì)在注氣壓力作用下被排出。在試驗(yàn)中，連通井注氣后順利壓排出鹽穴中的鹵水，證實(shí)了沉渣空間是有空隙的。馬洪嶺研究員回憶說(shuō)，“我們一天最高的紀(jì)錄是排出了5000多方鹵水。剛開(kāi)始大家認(rèn)為沉渣空間里邊的鹵水是排不出來(lái)的，但實(shí)際上我們不光排出來(lái)，而且效率很高。”通過(guò)這一技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了鹽穴沉渣空間利用“零的突破”，鹽穴地下空間利用率從20%提高到了70%以上。

楊春和院士表示，對(duì)鹽穴沉渣空間利用的研究成果“把很多當(dāng)時(shí)認(rèn)為不可行的選址變成可行”，證實(shí)了高雜質(zhì)多夾層的地質(zhì)條件下，可以利用地下采礦遺留的空間來(lái)儲(chǔ)氣。他表示，這種儲(chǔ)能技術(shù)未來(lái)還有希望推廣到天然氣儲(chǔ)存、氫氣儲(chǔ)存等多個(gè)領(lǐng)域。

據(jù)悉，應(yīng)城項(xiàng)目鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的研究成果為后續(xù)數(shù)百座鹽巖壓縮空氣儲(chǔ)能庫(kù)建設(shè)與運(yùn)行奠定了理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐；全面應(yīng)用于我國(guó)目前在建及擬建的鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站，包括湖南衡陽(yáng)、河南平頂山、江蘇淮安、江西樟樹(shù)、云南安寧、陜西榆林、山東泰安、四川自貢等8省的18座鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站，累計(jì)總功率達(dá)1950MW。