金坛盐穴压缩空气储能电站投产发电

有没有想过，我们身边无处不在的空气，也可以用来发电？

今年5月，常州金坛盐穴压缩空气储能电站投产发电，成为这一领域国内首个投用的商业电站项目。盐穴，即地下盐层被开采后留下的矿洞。电站建成后，原先地下千米、容积相当于105个标准泳池的矿洞变成了“充电宝”。目前，这个“充电宝”发电装机容量6万千瓦，一次可储存电量30万千瓦时，远期建设规模可达到100万千瓦。

储能过程就像“吹气球”

用空气来储能、发电，听起来深奥，其实原理并不复杂。

金坛盐穴压缩空气储能项目首席科学家、清华大学教授梅生伟给记者科普：“如果把盐穴比作一个体积固定的超大号气球，那么储能的过程就是吹气球。”金坛盐穴项目攻克了世界上参数最高的离心式压缩机，这是“吹气”的关键装置。在用电低谷时，通过这一装置，可将1个标准大气压的空气压缩为140个标准大气压的高压空气，存入“气球”；待用电高峰时，再释放高压空气，驱动空气透平膨胀机，让“风车”旋转起来，驱动发电机发电。

盐穴压缩空气储能的技术和工程并非我国首创。目前，一些发达国家已投运的压缩空气储能电站都需要烧煤或天然气来加热空气，这个过程叫作“补燃”，但不可避免地会产生污染物排放。

梅生伟认为，金坛盐穴压缩空气储能项目的重要创新就在于采用了“非补燃”技术。此前，梅生伟和清华大学相关团队曾在安徽芜湖建立试验电站，验证了技术方案可行性和高效性。整个过程中，没有任何燃烧和排放，实现了零碳发电。值得一提的是，该电站具有完全自主知识产权，核心设备实现了100%国产化。

在能量转换过程中，电能难免会有损耗。“金坛电站的电能转换效率是61.2%。通俗来讲，就是‘5千瓦时电换3千瓦时电’。”梅生伟给记者举例子，现在电站一般是23时左右开始储能，到第二天早上储能完成，一个储能过程为8小时。等用电高峰期满负荷发电，一个小时能发6万千瓦时电，可以连续发电约5个小时。“也就是相当于6万居民一天的用电量。”梅生伟说。

在用电低谷时，利用低谷电压缩空气，存储在地下盐穴；在用电高峰时，释放高压空气，带动发电机组发电，保障用电需求。改变传统电力“即发即用”现状，削峰填谷，确保谷电不浪费、峰电有加持，正是金坛盐穴压缩空气储能电站作为“充电宝”的功能所在。

今年夏天，江苏迎峰度夏能源保供的关键时期，金坛盐穴压缩空气储能电站曾发挥积极作用，为金坛当地电网的高峰支撑了5%左右的尖峰负荷。

产业化进程正在提速

近年来，风能、太阳能等新能源在我国能源体系中的占比持续提升，与其相关的储能技术和产业发展也备受关注。其中，压缩空气储能被看作未来储能技术发展的重要方向。

去年7月，国家发改委、国家能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》中，将压缩空气储能列为新型储能技术之首。今年2月发布的《“十四五”新型储能发展实施方案》中，也多次提到这一技术。今年8月，《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》提出，要加快研发压缩空气储能、飞轮储能等高效储能技术。

在目前主流的两种储能类型中，抽水蓄能的优点明显，是现有最成熟的大容量储能解决方案，已成为大规模建设开发储能项目的首选。然而，抽水蓄能电站建设受场地条件限制大，且建设工期长、投资回报慢。电化学储能反应速度快、效率高，但是寿命有限、成本较高，还有后续处理问题。相比之下，压缩空气储能基本兼顾了两者的优点，同时，压缩空气过程中产生的热量还可以二次利用。比如，参与金坛盐穴压缩空气储能电站共同开发的中盐集团，就改造了生产线，通过储热装置用多余热量进行化工产品的生产。

从长远看，压缩空气储能将是大规模储能领域开发的新趋势，未来前景广阔。不过，该技术当前还面临两大难点，需要各方协同攻关。一方面，电能转换效率仍需提升，未来要与抽水蓄能的变电效率相当，才能显现出更大的推广价值；另一方面，目前的应用场景仍比较单一，要探索更多样化储气条件下的项目开发。梅生伟介绍，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，但并不意味着所有盐穴都可以作为压缩空气储存装置，还需要满足容积适当、地质稳定、距离合适等条件。除盐穴外，天然气储气库、煤矿巷道等也有潜力建设大容量、大规模储能电站。

好在，随着效率提升叠加成本下降，压缩空气储能产业化进程正在提速，未来装机规模有望加速扩张。

此外，长三角多地正推动相关储能电站落地。近期，《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》提出，将推动压缩空气、液流电池等长时储能技术商业化，促进“光储充”新型储能站落地。此前，江苏淮安盐穴压缩空气储能项目通过可行性评审，将进入工程实施阶段。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，年发电量可达8.5亿千瓦时。

文/朱凌君

（解放日报）