“峰”忙“谷”动！金坛盐穴压缩空气储能电站迎峰度夏考验

来源：新华日报
时间：2022-08-17 16:26:28

8月15日，叮铃铃……金坛盐穴压缩空气储能电站集控室的电话响起，“收到调度通知，6点整满负荷，顶晚峰。”值长邓建军果断布置了任务。现场检查、关键设备送电、测绝缘……整个团队闻令而动。顶着40℃以上的气温，他们穿上了绝缘靴，戴好绝缘手套、安全帽，“全副武装”，开始发电前的各项工作，机组准时满负荷发电。

发电结束后不到1小时，在集控室操作台前，华能江苏公司金陵电厂储能项目部副主任庞里波带领团队紧张地盯着每一项参数，开始了储能电站的储能模式。这也是这个储能电站面临的首个迎峰度夏考验。

“对于压缩空气储能电站来说，‘峰’忙‘谷’动。越是高温，越要快速响应电网调度，发挥储能电站削峰填谷的作用。”邓建军告诉《科技周刊》记者。

压缩空气存储电能，

实现“削峰填谷”

今年5月，位于茅山脚下的金坛盐穴压缩空气储能电站正式投入运营，这是世界首个、全球最大的非补燃压缩空气储能电站。该电站由华能江苏公司承担项目建设、调试和运维，储能、发电能力60兆瓦，储能容量300兆瓦时，投运后将为江苏电网提供±60兆瓦调峰能力，每年增加调峰电量约1亿千瓦时。

电能有一个非常明显的特点，即无法被直接储存，也就是说，发出多少电，就要用掉多少电。华能江苏公司金陵电厂副总经理王开柱告诉记者，在碳中和的浪潮下，风电、光伏等新能源新型电力系统占比日益提高，正逐渐成为电力系统的主体。但是，与传统化石能源相比，新能源“看天吃饭”的特性使得电网易出现较大峰谷差，比如光伏的午间发电功率极大但是入夜基本降至0，与实际用电需求很难匹配。这就给电力电量实时平衡、保障电力系统安全运行带来了新的课题。如何破题?迫切需要建设大规模储能发电设施。

无时不在的空气又如何成为充电宝呢?华能江苏公司金陵电厂储能项目部主任贾红金向记者描述了“空气充电宝”的工作过程——深夜时分，正是用电低谷，储能电站的空气压缩机便开始运行。此时，多余的电正通过外墙110千伏的线路连接至电站，随着空气进入多级压缩机，将空气压缩注入地下盐穴。当前气压已达到12-14兆帕，完成了电能到空气压力势能的转换。“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的过程。”而到了白天电力需求较大时，压缩空气又被释放出来，经储热装置中的热能加热后，成为了数百摄氏度的高温高压气，进入电站“发动机”驱动空气透平膨胀机冲转发电，完成了空气压力势能到电能的转换。通过这样的“充电”和“放电”过程，就实现了电能的“时移”和“削峰填谷”。

值得一提的是，在压缩机压缩空气过程中，会产生大量的热能，温度可达300℃。在国外的压缩空气储能电站，这些热能一般会被浪费掉，而我国采取的办法是通过热交换设备将热能储存在几个巨大的储热装置中，实现能量的存储转化。“多了热交换，少了燃气加热，一进一出后，金坛压缩空气储能项目工程的电能转换效率提升至60%以上，并且全过程无燃烧、无排放。”华能金陵电厂储能项目部副主任林迎虎介绍。由于压缩空气的储能方式不受时间、地理等条件的限制，因而具有容量大、周期长、单位投资小等优点，被认为是最具有广阔发展前景的大规模储能技术之一。

据了解，金坛盐穴压缩空气储能电站每天可以为江苏电网提供60兆瓦/480兆瓦时的低谷电调节容量和60兆瓦/300兆瓦时的峰电调节容量。也就是说，一个储能周期发电量可满足60000户家庭一天的用电量。庞里波表示，今年迎峰度夏期间，截至8月15日，金坛盐穴压缩空气储能电站累计完成了储能23次，发电22次，累计储能用电820万度、释能发电450万度，有力支撑了江苏电网安全稳定运行。

完全自主知识产权，

让废弃盐穴有了新身份

在金坛盐穴压缩空气储能电站，记者看到，这里由多个分系统组成。其中的压缩机系统、储换热系统以及膨胀机系统建在地面上，和普通的储能电站并没有太大的差别，而最重要的储气系统则位于距离金坛盐穴压缩空气储能电站东北方向一公里左右的茅八井，也就是这个电站的核心部分——地下盐穴。

王开柱表示，对于压缩空气储能电站而言，要实现规模化应用，对储气空间的体积要求非常大，一般需要数十万立方米。如果采取人造储罐，则投资巨大，且需要占据相当大的地表面积，而地下盐穴则可以完美地解决这一问题。

王开柱说起了金坛压缩空气储能项目利用的盐穴的“优秀品质”：盐穴体积约22万立方米，井口距地表约1000米，梨形腔体最大直径约80米，储气工作压力12MPa-14MPa。且盐穴壁光滑，整体形态比较稳定，气密封测试完全能够满足空气储能的要求，最高可承受200个标准大气压。经过改造后非常适合用于作为压缩空气储能电站的储气空间。“当然，不仅仅是盐穴，全国很多的地下地质构造可改造为大规模的存储空间，如废弃的矿井、开采的硬质岩洞等，都可以实现资源再利用。”

由于近几年苏南地区电力发展迅速，而电网的填谷调峰能力明显不足，急需储能支撑。所以，压缩空气储能电站最终落地常州金坛。

废弃的盐穴又如何华丽转身，成为“充电宝”呢?华能金陵电厂科技主管陈辉和记者分享了自己的感触。“作为全球首座压缩空气储能电站的建设者和管理者，我们最大的感受就是‘一切皆原创’。拥有完全自主知识产权，核心设备实现了100%国产化。”在系统集成方面，采用非补燃技术路线是国际首创，在系统设计、设备集成和参数优化方面做了大量的创新工作;在核心设备研发方面，团队攻克了首台套主设备研发制造和工程应用的难题，成功设计了非补燃式压缩空气储能发电系统。在建设与调试方面，团队克服了建设无标准、调试无经验的巨大挑战，在压缩空气储能领域实现了“中国制造”，创立了“中国标准”。在运行维护方面，团队创造了“三段串联式压缩机联合启动及停机步序”等多项操作法，保障了电站高效安全运行……正是因为有这么多的“原创”，金坛盐穴压缩空气储能电站研发的工程理论、建设经验和运维方法，极大地推动了我国新型储能技术的发展。

技术多元发展，

新型储能将迎高速发展

近年来，与新能源发展紧密相关的储能技术和产业备受关注。“十三五”以来，我国新型储能锂离子电池、压缩空气储能等技术已达到世界领先水平。截至2021年底，新型储能累计装机超过400万千瓦。在国家发展改革委、国家能源局印发的《“十四五”新型储能发展实施方案》中提出，到2025年，我国的新型储能将由商业化初期步入规模化发展阶段，具备大规模商业化应用条件。到2030年，我国新型储能将全面市场化发展。

林迎虎告诉记者，包括压缩空气储能在内，新型锂离子电池、氢(氨)储能等新型储能技术也正为全球的绿色发展注入强劲动力，为构建新型电力系统、推进能源革命、实现碳中和目标提供重要支撑。

从目前来看，尽管我国的储能装机规模世界第一，但比较传统的抽水蓄能依旧是储能大户，占整个储能装机容量的八成，而风电光伏新能源装机规模的比例不到7%，低于世界平均水平。因此，随着新能源发电规模的快速增加，我国的新型储能还有很大的发展空间。

技术多元发展，政策暖风频吹，越来越多的储能电站正在建设中或已经投入运营。《科技周刊》记者注意到，今年以来，各省市正加快推进储能项目的落地。在8月初印发的《江苏省“十四五”新型储能发展实施方案》中提出，到2025年，全省新型储能装机规模将达到260万千瓦左右，电化学储能、压缩空气储能技术性能将进一步提升并实现规模化应用。

“新型储能建设周期短、选址简单灵活、调节能力强等优势逐渐凸显，加快推进先进储能技术规模化应用势在必行。”南通大学电气工程学院副院长张新松表示，他建议，未来，随着储能产业的发展，也要进一步健全价格机制和市场机制。要加快完善能源市场体系，不断激发市场主体活力，深化电力体制改革，聚焦系统灵活调节能力、绿色能源消费、综合能源服务和新模式新业态发展等方面取得新突破。在成本方面，也可以通过加大“新能源+储能”支持力度、完善电网侧储能价格疏导机制、完善鼓励用户侧储能发展的价格机制等，合理疏导新型储能成本。

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