中国网/中国发展门户网讯 （记者王虔）1月9日，位于湖北省孝感市应城市的300MW（兆瓦）压气储能电站示范工程全功率并网发电，意味着应城300MW盐穴压缩空气储能电站开始商业运行。“地下决定成败，地面决定好坏。”中国科学院武汉岩土力学研究所（以下简称“武汉岩土所”）为工程的地下储能系统提供全过程技术支撑，用科技力量保障了工程的成功运行。
废弃盐穴上建设的超级“充电宝”
我国以风能和太阳能等为代表的清洁能源在总能源消费占比持续增加，而清洁能源不能持续供给和地域性强成为制约其高效利用的技术瓶颈。将清洁能源转换为氢能和压缩空气等能源形式，进行大规模存储是实现清洁能源高效利用的有效途径。
压气储能电站工作示意图
利用深部盐岩地层储能是我国大规模储能的重要发展方向之一。采盐后留下的盐穴具有体积大、密闭性强、自愈性好等特点，是理想的低成本储能空间。我国盐矿资源丰富，存在大量盐矿地下采空区，利用已有老腔不仅能够避免盐矿采空区沉陷、垮塌等地质灾害，还将盐矿采空区变成地下空间资源，实现了盐矿地下采空区的资源化利用。
湖北应城的采盐史最早可追溯到明清时期，遗留下的盐穴较多。此次运行的300MW压气储能电站示范工程，由武汉岩土所杨春和院士团队选定具备地质条件的废弃盐矿洞穴建设储气库，将用电低谷时电网中富余的电能转换成压缩空气势能存在储气库中，在用电高峰时释放压缩空气势能转换为电能。是目前已全面投用的单机功率世界第一、储能规模世界第一、转换效率世界第一的300MW盐穴压缩空气储能电站示范工程。它被形象地比喻为一个“超级‘充电宝’”——单机功率达300MW级，储能容量达1500MWh，系统转换效率约70%，每天储能8小时、释能5小时，年均发电约5亿千瓦时。以空气为介质，转化的电量可以满足75万居民一年的用电需求，可有效应对新能源发电的波动性、间歇性和随机性。
“地下”技术托举储能库建设成功
明确储能地质体性能时空演化过程、多场耦合条件下储能介质渗流规律和建立储能库长期运维技术，是我国深地储能需要解决的关键理论和技术难题。“压缩空气储能的成败决定于地下。”中国工程院院士、武汉岩土所研究员杨春和这样说。围绕如何利用好盐穴自身优势，最大程度开发利用其储能空间，研究团队创新应用了多个方案。
据介绍，应城项目盐穴储气库在世界范围内首次成功应用盐穴沉渣空间储气，首创国内最大口径注采井方案，大幅提高了盐穴空腔利用率和注采井的注采气量；储气库首次利用水平压裂形成的盐穴水平老腔开展地下储能；同时，研究团队还发现并揭示了盐穴沉渣空间的低摩阻特征及良好的连通性，论证了沉渣空间低位排卤的可行性。
高位注气、低位排卤示意图
盐矿开采后，除了上部的空腔外，被卤水浸泡的盐穴沉渣空间结构如何、是否有可供储能的空隙？这一问题的答案直接决定了盐穴作为储能空间的预期体量。但是在较长时间内，由于技术限制，答案并没有定论。武汉岩土所研究员马洪岭介绍，有些观点认为沉渣空间的结构像淤泥一样，有些认为像细沙，但杨春和院士认为沉渣空间应该是更像石块一样累叠、有空隙，空间一定是存在的，只不过是存在的形式不同。这一观点提出后，经过了长时间论证。杨春和团队开发出高位注气、低位排卤的沉渣空隙储气扩容新方案，即向沉渣空间内注气，如果空间内有空隙，则其中的卤水会在注气压力作用下被排出。在试验中，连通井注气后顺利压排出盐穴中的卤水，证实了沉渣空间是有空隙的。马洪岭研究员回忆说，“我们一天最高的纪录是排出了5000多方卤水。刚开始大家认为沉渣空间里边的卤水是排不出来的，但实际上我们不光排出来，而且效率很高。”通过这一技术，研究团队实现了盐穴沉渣空间利用“零的突破”，盐穴地下空间利用率从20%提高到了70%以上。
杨春和院士表示，对盐穴沉渣空间利用的研究成果“把很多当时认为不可行的选址变成可行”，证实了高杂质多夹层的地质条件下，可以利用地下采矿遗留的空间来储气。他表示，这种储能技术未来还有希望推广到天然气储存、氢气储存等多个领域。
据悉，应城项目盐穴储气库的研究成果为后续数百座盐岩压缩空气储能库建设与运行奠定了理论基础与技术支撑；全面应用于我国目前在建及拟建的盐穴压缩空气储能电站，包括湖南衡阳、河南平顶山、江苏淮安、江西樟树、云南安宁、陕西榆林、山东泰安、四川自贡等8省的18座盐穴压缩空气储能电站，累计总功率达1950MW。
【责任编辑：杨霄霄】
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