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(bǔ)燃”技能，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站全年可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤3萬噸，削減二氧化碳排放超6萬噸，并為江蘇電網(wǎng)供給±6萬千瓦調(diào)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(lǐng)域的國家實(shí)驗(yàn)演示項目，2022年5月26日，這個“非補(bǔ)燃”壓縮空氣儲能電站正式投產(chǎn)。

壓縮空氣如何完結(jié)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(nèi)，一陣電話鈴聲響起。當(dāng)班值長袁爾聰接起電話，電話那頭是國家電網(wǎng)江蘇電力公司調(diào)度中心的指令：要求電站1號機(jī)組于9時32分準(zhǔn)時并網(wǎng)調(diào)峰。然而此刻，電站內(nèi)并沒有電——它以別的兩種能量方式貯存在空氣和儲熱介質(zhì)中。

“前一天21時許，正是用電低谷期，電網(wǎng)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(wù)部主任韓月峰介紹，這個進(jìn)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(jī)便是“打氣筒”，將1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的空氣壓縮為140個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的高壓空氣。

壓縮空氣的進(jìn)程中，空氣溫度會增加到300多攝氏度。為了確保系統(tǒng)運(yùn)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(dǎo)熱油之中，存放在地面上的大型高溫導(dǎo)熱油罐里。就這樣，經(jīng)過夜間“充電”，電能被轉(zhuǎn)化為空氣勢能和熱能。

接到調(diào)令電話后，集控室里的工作人員當(dāng)即繁忙起來。他們要做的，是讓空氣勢能與熱能“再度結(jié)合”，重新轉(zhuǎn)化為電能，在用電頂峰期供居民運(yùn)用。

在縱橫散布著各類管道的現(xiàn)場，工人們先給換熱器預(yù)熱，然后打開鹽穴井口控制閥。瞬間，近140個標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)由導(dǎo)熱油加熱到300多攝氏度，成為高溫高壓空氣，驅(qū)動空氣透平膨脹機(jī)沖轉(zhuǎn)，經(jīng)過軸承帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動——電，又從空氣中“重生”了。

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

“在用電低谷時把空氣壓縮，存儲在地下鹽穴，完結(jié)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(dá)30萬千瓦時。”韓月峰介紹。

具有哪些立異？

選用“非補(bǔ)燃”技能，電能轉(zhuǎn)化更環(huán)保

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

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

“現(xiàn)在儲能辦法有物理儲能和化學(xué)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(xué)家、清華大學(xué)電機(jī)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(dāng)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(jīng)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(shù)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(yùn)用的茅八井鹽穴，容積約22萬立方米，可承受200個標(biāo)準(zhǔn)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(bǔ)燃”技能卻是國內(nèi)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(yùn)的電站都經(jīng)過燃燒天然氣來加熱，‘補(bǔ)燃’進(jìn)程會發(fā)生碳排放。”梅生偉介紹，金壇項目將壓縮空氣進(jìn)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(zhuǎn)化效率提升至60%以上。據(jù)測算，該項目全年可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)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(jù)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(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化前景，取決于兩大方面——降低建造本錢、進(jìn)步電能轉(zhuǎn)化效率，說到底便是技能立異。

“比方，大流量高溫壓縮機(jī)、大功率熱交換設(shè)備、透平膨脹機(jī)等關(guān)鍵設(shè)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(chǎn)，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站歷經(jīng)10年研制、兩年建造。在這個進(jìn)程中，關(guān)鍵設(shè)備完結(jié)100%國產(chǎn)化，申請**百余項。“現(xiàn)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(jìn)步效率方面，研制團(tuán)隊正在測驗(yàn)“左右開弓”：一是現(xiàn)在的儲熱技能選用導(dǎo)熱油，屬于中溫儲熱，如果未來選用熔融鹽完結(jié)高溫儲熱，電能轉(zhuǎn)化效率有望從60%進(jìn)步到70%；二是鹽穴儲氣屬于定容儲氣，充放氣進(jìn)程中壓力一直在改變，影響設(shè)備運(yùn)行效率，正在研制中的定壓儲氣技能將完結(jié)恒壓充氣和放氣，進(jìn)一步進(jìn)步系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)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(lián)合發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步推動新型儲能參加電力商場和調(diào)度運(yùn)用的通知》，從電價、交易及調(diào)度機(jī)制等方面對新型儲能參加電力商場與調(diào)度運(yùn)營做出規(guī)定。“現(xiàn)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(xué)參加的8座共1350兆瓦壓縮空氣儲能電站，即將在兩年內(nèi)陸續(xù)建成投用。“信任跟著建造本錢和轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)和當(dāng)?shù)貐⒓拥綁嚎s空氣儲能電站的建造中，為新動力高質(zhì)量開展發(fā)明更多有利條件。”

來源：人民日報

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