用電低谷時壓縮空氣，存儲在地下；用電頂峰時開釋空氣，每小時能發(fā)電6萬千瓦時。在江蘇常州金壇區(qū)，依托“非補燃”技能，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站全年可節(jié)省標準煤3萬噸，削減二氧化碳排放超6萬噸，并為江蘇電網供給±6萬千瓦調峰能力。

用電池蓄能，用水庫發(fā)電，似乎并不稀奇，但你是否知道，咱們身邊看不見也摸不著的空氣，也有相同的功用？在江蘇省常州市金壇區(qū)的茅山腳下，就有一個由鹽穴改造的大型“充電寶”——金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站。作為空氣儲能領域的國家實驗演示項目，2022年5月26日，這個“非補燃”壓縮空氣儲能電站正式投產。

壓縮空氣如何完結儲能和放電？如何發(fā)揮價值？有哪些開展前景？記者帶你一起來揭秘。

儲能效果如何？

每小時能發(fā)電6萬千瓦時

“丁零零——”1月28日8時56分，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站的集控室內，一陣電話鈴聲響起。當班值長袁爾聰接起電話，電話那頭是國家電網江蘇電力公司調度中心的指令：要求電站1號機組于9時32分準時并網調峰。然而此刻，電站內并沒有電——它以別的兩種能量方式貯存在空氣和儲熱介質中。

“前一天21時許，正是用電低谷期，電網有富余的電量，咱們就開端給‘充電寶’充電。”中鹽華能儲能科技有限公司歸納事務部主任韓月峰介紹，這個進程好比給氣球打氣——地下900多米深處的巨大鹽穴是“氣球”，用電帶動的空氣壓縮機便是“打氣筒”，將1個標準大氣壓的空氣壓縮為140個標準大氣壓的高壓空氣。

壓縮空氣的進程中，空氣溫度會增加到300多攝氏度。為了確保系統(tǒng)運行的安全，需求將高溫高壓空氣冷卻到40攝氏度左右的常溫高壓空氣。這些熱量并沒有被糟蹋掉，而是被換熱器“取”出來貯存在導熱油之中，存放在地面上的大型高溫導熱油罐里。就這樣，經過夜間“充電”，電能被轉化為空氣勢能和熱能。

接到調令電話后，集控室里的工作人員當即繁忙起來。他們要做的，是讓空氣勢能與熱能“再度結合”，重新轉化為電能，在用電頂峰期供居民運用。

在縱橫散布著各類管道的現場，工人們先給換熱器預熱，然后打開鹽穴井口控制閥。瞬間，近140個標準大氣壓的高壓氣體從地底深處的鹽穴奔涌而出，在換熱器內由導熱油加熱到300多攝氏度，成為高溫高壓空氣，驅動空氣透平膨脹機沖轉，經過軸承帶動發(fā)電機轉動——電，又從空氣中“重生”了。

9時32分，電站1號發(fā)電機組準時并入電網開端發(fā)電；10分鐘后，發(fā)電機組到達60兆瓦的滿負荷工作狀況；14時30分，發(fā)電機組解列，發(fā)電作業(yè)順利完結。

“在用電低谷時把空氣壓縮，存儲在地下鹽穴，完結一次充電的周期為8小時；在用電頂峰時，開釋高壓空氣，每小時能發(fā)電6萬千瓦時，能夠接連發(fā)電5個小時，發(fā)電量可達30萬千瓦時。”韓月峰介紹。

具有哪些立異？

選用“非補燃”技能，電能轉化更環(huán)保

由中鹽集團、我國華能集團和清華大學三方共建的金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站，可為江蘇電網供給±6萬千瓦調峰能力。電站投產后不久，江蘇迎來了酷熱夏日。電站在7、8月間呼應約40次調峰指令，其間8月份接連呼應23天，乃至一天內靈敏切換、多次呼應，為迎峰度夏保供電貢獻了力量。

除此之外，近年來，跟著風、光等新動力的加快開發(fā)，江蘇可再生動力發(fā)電總裝機現在到達5354.94萬千瓦。然而，新動力發(fā)電波動性強，在工業(yè)大省江蘇，發(fā)電峰谷差高達50%，給電網的安全安穩(wěn)運行帶來危險，建造大規(guī)劃儲能設備尤為必要。

“現在儲能辦法有物理儲能和化學儲能兩種。前者包含抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等，后者包含各種電池儲能。”金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站項目首席科學家、清華大學電機系教授梅生偉告知記者，壓縮空氣儲能電站規(guī)劃大、建造快、安全環(huán)保，是新型儲能的重要開展方向之一。

當然，壓縮空氣儲能電站的建造，也需求豐富的鹽穴資源和成熟的造腔經歷支撐，對建造環(huán)境提出了必定的要求。鹽穴，即地下鹽層被挖掘后留下的空腔，密封性杰出且多數處于閑置狀況，是貯存高壓空氣的理想場所。“金壇擁有鹽穴資源約1000萬立方米。”中鹽金壇公司鹽礦礦長徐孜俊介紹，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站運用的茅八井鹽穴，容積約22萬立方米，可承受200個標準大氣壓。

使用鹽穴來儲能發(fā)電在其他國家并非沒有先例，但采取“非補燃”技能卻是國內首創(chuàng)。“鹽穴的高壓空氣被開釋出來后，需求加熱膨脹發(fā)生更大推力，此前國外已投運的電站都經過燃燒天然氣來加熱，‘補燃’進程會發(fā)生碳排放。”梅生偉介紹，金壇項目將壓縮空氣進程中發(fā)生的熱能貯存起來，發(fā)電時再將熱能開釋，將電能轉化效率提升至60%以上。據測算，該項目全年可節(jié)省標準煤3萬噸，削減二氧化碳排放超6萬噸。

開展空間怎樣？

建造本錢將隨技能不斷成熟大幅降低

記者看到，在金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站鄰近，還留有大片建造用地。據了解，金壇鹽穴壓縮空氣儲能二期項目規(guī)劃計劃400兆瓦，三期項目規(guī)劃估計1000兆瓦。

“鹽穴壓縮空氣儲能是個歸納動力系統(tǒng)。”梅生偉以為，鹽穴壓縮空氣儲能未來的產業(yè)化、商業(yè)化前景，取決于兩大方面——降低建造本錢、進步電能轉化效率，說到底便是技能立異。

“比方，大流量高溫壓縮機、大功率熱交換設備、透平膨脹機等關鍵設備的研制都需求從零開端，和廠家技能人員邊研討邊開發(fā)。”梅生偉告知記者，從項目立項到正式投產，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站歷經10年研制、兩年建造。在這個進程中，關鍵設備完結100%國產化，申請**百余項。“現在的建造本錢約為7000元/千瓦，但跟著技能的不斷成熟，未來的建造本錢會大幅降低。”

梅生偉介紹，在進步效率方面，研制團隊正在測驗“左右開弓”：一是現在的儲熱技能選用導熱油，屬于中溫儲熱，如果未來選用熔融鹽完結高溫儲熱，電能轉化效率有望從60%進步到70%；二是鹽穴儲氣屬于定容儲氣，充放氣進程中壓力一直在改變，影響設備運行效率，正在研制中的定壓儲氣技能將完結恒壓充氣和放氣，進一步進步系統(tǒng)電能轉化效率。

規(guī)劃開展的另一支撐是電價方針。國家開展變革委和國家動力局聯合發(fā)布的《關于進一步推動新型儲能參加電力商場和調度運用的通知》，從電價、交易及調度機制等方面對新型儲能參加電力商場與調度運營做出規(guī)定。“現在電站的電價方針還在研討之中，各級主管部門對項目也都非常支持。”梅生偉告知記者，清華大學參加的8座共1350兆瓦壓縮空氣儲能電站，即將在兩年內陸續(xù)建成投用。“信任跟著建造本錢和轉化效率的不斷優(yōu)化，以及價格體系的持續(xù)完善，會有更多的機構和當地參加到壓縮空氣儲能電站的建造中，為新動力高質量開展發(fā)明更多有利條件。”

來源：人民日報

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