蹲點調查 | 地下千米廢棄鹽穴變身"城市充電寶"-新華網
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2023 05/09 08:23:31
來源:大眾日報

蹲點調查 | 地下千米廢棄鹽穴變身"城市充電寶"

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  在肥城經濟開發區,坐落著一個神奇的儲能電站,不燒煤、不燒天然氣,而是通過地下千米的廢棄鹽穴將空氣壓縮實現儲能,被稱為超大號“城市充電寶”。這是國際首套10MW鹽穴壓縮空氣儲能國家示范電站,2021年9月并網發電;2022年7月,獲批成為我國首座參與電力現貨交易的壓縮空氣儲能獨立電站。

  《山東省建設綠色低碳高質量發展先行區三年行動計劃(2023-2025年)》提出提升電力系統調節能力,提升新型儲能應用水平,推廣能量型鋰電池、壓縮空氣等先進儲能技術。廢棄鹽穴為何會與儲能牽上線?這種新型儲能技術有何亮點,對落實“雙碳”戰略有何作用?

  低谷時段充電,高峰時段放電

  “丁零零!”4月23日下午6時26分,肥城經濟開發區10MW鹽穴壓縮空氣儲能國家示范電站集控室內,一陣電話鈴聲響起。

  “6時56分準時并網調峰?!彪娫捘穷^是國家電網調度中心的指令。

  電站的工作人員收到指令后,立即按下鹽穴儲能釋放電能啟動鍵。這時,電站的空氣膨脹機開始發電前的暖機升速,隨后存儲在鹽穴中的高壓低溫空氣和儲存在導熱油罐中的熱能被同時釋放,電站開始發電。

  “從接到指令,到發電設備100%高效運轉,只需要12分鐘?!敝袊鴥δ埽ㄉ綎|)電力能源有限公司項目經理侯虎燦說,電站完成一次充電需要6個小時,可以連續發電4個小時,每小時能發電1萬度,可滿足4500戶居民一天的用電需要。
  鹽穴是鹽礦開采后留下的廢棄礦洞,位于地下800—1000米處,容積可達數十萬立方米,并且穴壁夯實,經得住地底高壓,可以用于儲存高壓空氣、天然氣、石油和氫氣等能源。

  作為全國最大的井礦鹽生產基地之一,肥城市年制鹽規模達到720萬噸,形成了46對容積巨大、密閉性好、穩定性高的鹽腔?!澳壳翱衫们惑w達2000萬立方米,而且每年還會產生300多萬立方米的巨型鹽穴?!狈食鞘懈笔虚L周學志說,如果這些鹽穴不用來儲能,老井就要進行注水封堵,防止發生地面塌陷等事故。

  肥城市把這些廢棄鹽穴作為“綠色財富”,將鹽穴儲能納入五大主導產業鏈條,與全國儲能領域權威研究機構中科院合作,高標準規劃鹽穴儲能產業園,高質量推進儲能電站項目建設。

  “簡單來講,如果我們找到一個足夠大的腔體,向其中充入大量高壓空氣。放開充氣口,就能得到一大股風;再利用這股風,吹動發電機,就可以發電。鹽穴就是這個合適的大腔體?!焙罨N說,利用鹽穴發電主要需要兩個步驟,第一步是在儲能階段,購買低谷時段的低價電或新能源利用率不足導致的“棄風棄光”,利用過剩電能將空氣壓縮到地下的鹽穴中,實現電能向空氣勢能的轉化;第二步是在電能需求高峰時,將鹽穴中的高壓空氣放出,形成強大的風力,帶動發電機發電,實現空氣勢能向電能的轉化。

  “鹽穴儲能是一種極具發展前景的大規模清潔物理儲能技術,可以實現電網削峰填谷,提升電網調節能力和新能源消納能力?!焙罨N介紹。

  零碳排放,技術國際領先

  風電、光伏發電等新能源電力具有間歇性、波動性、隨機性等特點,與生產生活用電高峰之間存在時間差,未接入電網而被浪費棄用,就產生了“棄風棄光”。

  實現我國能源發展戰略目標,“十四五”期間光伏發電和風電等新能源發電的比重必將進一步提升。然而,新能源發電的間歇性等特點,需要配套儲能電站才能承擔電力保障。

  侯虎燦介紹,目前,世界上最常見的大規模儲能技術是抽水蓄能?!斑@種方法雖然成熟可靠,但也存在一些缺點,電站的建設周期比較長,需要6至7年;需要占用大量土地資源,甚至破壞生態等?!焙罨N說,相比之下,鹽穴儲能有著較強優勢。

  鹽穴特有的蠕變性,使其成為天然的能源存儲密封罐,即便腔體產生裂縫,天然礦鹽遇水融化再凝固后,裂縫很快就會自愈,這使得鹽穴具備良好的密閉性和自愈性?!胞}穴儲能電站建設周期較短,一年左右即可,且單位成本低、系統壽命長、不會造成環境污染,在‘雙碳’背景下,鹽穴儲能將得到越來越多的關注?!?/p>

  “綜合開發利用這些廢棄的鹽穴,就是為可持續發展、綠色發展、高質量發展另辟蹊徑?!狈食墙洕_發區黨工委書記、管委會主任孫棟說。在中科院工程熱物理所、武漢巖土力學研究所、中儲國能公司支持下,2021年9月23日,肥城10MW壓縮空氣儲能電站向電網發出了第一度電,標志著全國首套鹽穴壓縮空氣儲能電站成功并網投產?!斑@是一種安全、環保、高效的大規模物理儲能方式,電效率達到70%以上,整個過程沒有碳排放,技術及性能國際領先?!?/p>

  2022年7月,該電站又獲批成為我國首座參與電力現貨交易的壓縮空氣儲能獨立電站,入選“山東省能源領域新技術、新產品和新設備目錄”和“2021年國家能源領域首套重大技術裝備”。

  “肥城10MW先進壓縮空氣儲能示范電站每年可發電1320萬度以上,年度節約標準煤約4200萬噸,實現二氧化碳減排1.1萬噸?!焙罨N說。

  從10MW到300MW,擁抱儲能新風口

  10MW鹽穴壓縮空氣儲能國家示范電站不遠處,是中儲國能300MW鹽穴壓縮空氣儲能電站項目的施工現場。工地上,挖掘機推土機轟鳴震耳,重型卡車來回穿梭,工人們正在緊張有序地放線、定位、埋樁。該項目入選國家能源局2021年國家能源領域首臺(套)重大技術裝備項目、省2022年度儲能示范項目和省2022年重大基礎設施項目。

  “項目第二階段為300MW,投資15億元,項目全部建成后,一小時能發電31萬度,相當于一個中型抽水蓄能電站的規模?!敝锌圃汗こ虩嵛锢硌芯克椖控撠熑死钗慕榻B。

  “鹽穴往往位于地下千米深處,儲能設施建設僅能通過管道井進行,無法直接窺探其內部真實而完整的場景,并且用于存儲壓縮空氣的腔室最好是有利于承受高壓的梨形,但天然產生的鹽穴形狀往往形狀不規則,需要人工打磨塑造,增加了工程建設的困難;再就是施工過程中難免遇到鹽穴中殘留的鹽分,高濃度的鹽水對鋼鐵等材料腐蝕性大,可能破壞施工設備?!崩钗恼J為,鹽穴儲能技術的應用還面臨多重挑戰,需要工程、科研、地質勘探、機械研發等領域聯合一起攻堅。

  山東省風電、光伏產業發展迅速、規模巨大,但電力調峰、儲能能力卻不足。2022年8月,省能源局印發《山東省風電、光伏發電項目并網保障指導意見(試行)》,將儲能容量配置比例作為風光項目并網的最優先條件;對已落實建設條件的市場化項目,通過競爭獲得并網資格,優先支持儲能容量比例高的項目。

  “泰安鹽礦資源豐富,埋深適中,除開展鹽穴壓縮空氣儲能外,地下鹽穴還可以用來儲存天然氣。從地質的角度看,泰安有潛力成為山東省的儲能中心,能儲氣、儲油、儲電,對山東的能源轉型將起到重要作用?!敝袊こ淘涸菏?、中科院武漢巖土力學研究所研究員楊春和說。

  目前,中電建、中能建、華能等央企國企相繼進駐肥城,落地產業鏈項目6個,年內還將有6個項目簽約,12個項目總投資達到260.5億元,肥城市被確定為“魯中先進壓縮空氣儲能重點區”。

  未來,肥城將建成千兆瓦級鹽穴儲能基地,打造百億乃至千億級儲能產業?!胺食?個制鹽擴穴項目已全部開工建設,將新打井40對,年新增制鹽規模540萬噸,整體制鹽規模突破1200萬噸。屆時年造穴能力由現在的300萬立方米,提升至500萬立方米?!狈食鞘形睍?、市長范長征說,“計劃用三年時間,打造千萬噸級的儲能配套制鹽產業園、千兆瓦級鹽穴儲能調峰基地、10億立方米鹽穴天然氣儲氣庫基地、百億級儲能儲氣裝備制造基地,推動經濟社會發展綠色化、低碳化?!?王洪濤 曹儒峰 孫夢涵 紀宗玉 王大偉)(完)

【糾錯】 【責任編輯:張建波】
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