中國網/中國發展門戶網訊 （記者王虔）1月9日，位于湖北省孝感市應城市的300MW（兆瓦）壓氣儲能電站示范工程全功率并網發電，意味著應城300MW鹽穴壓縮空氣儲能電站開始商業運行。“地下決定成敗，地面決定好壞。”中國科學院武漢巖土力學研究所（以下簡稱“武漢巖土所”）為工程的地下儲能系統提供全過程技術支撐，用科技力量保障了工程的成功運行。

廢棄鹽穴上建設的超級“充電寶”

我國以風能和太陽能等為代表的清潔能源在總能源消費占比持續增加，而清潔能源不能持續供給和地域性強成為制約其高效利用的技術瓶頸。將清潔能源轉換為氫能和壓縮空氣等能源形式，進行大規模存儲是實現清潔能源高效利用的有效途徑。

壓氣儲能電站工作示意圖

利用深部鹽巖地層儲能是我國大規模儲能的重要發展方向之一。采鹽后留下的鹽穴具有體積大、密閉性強、自愈性好等特點，是理想的低成本儲能空間。我國鹽礦資源豐富，存在大量鹽礦地下采空區，利用已有老腔不僅能夠避免鹽礦采空區沉陷、垮塌等地質災害，還將鹽礦采空區變成地下空間資源，實現了鹽礦地下采空區的資源化利用。

湖北應城的采鹽史最早可追溯到明清時期，遺留下的鹽穴較多。此次運行的300MW壓氣儲能電站示范工程，由武漢巖土所楊春和院士團隊選定具備地質條件的廢棄鹽礦洞穴建設儲氣庫，將用電低谷時電網中富余的電能轉換成壓縮空氣勢能存在儲氣庫中，在用電高峰時釋放壓縮空氣勢能轉換為電能。是目前已全面投用的單機功率世界第一、儲能規模世界第一、轉換效率世界第一的300MW鹽穴壓縮空氣儲能電站示范工程。它被形象地比喻為一個“超級‘充電寶’”——單機功率達300MW級，儲能容量達1500MWh，系統轉換效率約70%，每天儲能8小時、釋能5小時，年均發電約5億千瓦時。以空氣為介質，轉化的電量可以滿足75萬居民一年的用電需求，可有效應對新能源發電的波動性、間歇性和隨機性。

“地下”技術托舉儲能庫建設成功

明確儲能地質體性能時空演化過程、多場耦合條件下儲能介質滲流規律和建立儲能庫長期運維技術，是我國深地儲能需要解決的關鍵理論和技術難題。“壓縮空氣儲能的成敗決定于地下。”中國工程院院士、武漢巖土所研究員楊春和這樣說。圍繞如何利用好鹽穴自身優勢，最大程度開發利用其儲能空間，研究團隊創新應用了多個方案。

據介紹，應城項目鹽穴儲氣庫在世界范圍內首次成功應用鹽穴沉渣空間儲氣，首創國內最大口徑注采井方案，大幅提高了鹽穴空腔利用率和注采井的注采氣量；儲氣庫首次利用水平壓裂形成的鹽穴水平老腔開展地下儲能；同時，研究團隊還發現并揭示了鹽穴沉渣空間的低摩阻特征及良好的連通性，論證了沉渣空間低位排鹵的可行性。

高位注氣、低位排鹵示意圖

鹽礦開采后，除了上部的空腔外，被鹵水浸泡的鹽穴沉渣空間結構如何、是否有可供儲能的空隙？這一問題的答案直接決定了鹽穴作為儲能空間的預期體量。但是在較長時間內，由于技術限制，答案并沒有定論。武漢巖土所研究員馬洪嶺介紹，有些觀點認為沉渣空間的結構像淤泥一樣，有些認為像細沙，但楊春和院士認為沉渣空間應該是更像石塊一樣累疊、有空隙，空間一定是存在的，只不過是存在的形式不同。這一觀點提出后，經過了長時間論證。楊春和團隊開發出高位注氣、低位排鹵的沉渣空隙儲氣擴容新方案，即向沉渣空間內注氣，如果空間內有空隙，則其中的鹵水會在注氣壓力作用下被排出。在試驗中，連通井注氣后順利壓排出鹽穴中的鹵水，證實了沉渣空間是有空隙的。馬洪嶺研究員回憶說，“我們一天最高的紀錄是排出了5000多方鹵水。剛開始大家認為沉渣空間里邊的鹵水是排不出來的，但實際上我們不光排出來，而且效率很高。”通過這一技術，研究團隊實現了鹽穴沉渣空間利用“零的突破”，鹽穴地下空間利用率從20%提高到了70%以上。

楊春和院士表示，對鹽穴沉渣空間利用的研究成果“把很多當時認為不可行的選址變成可行”，證實了高雜質多夾層的地質條件下，可以利用地下采礦遺留的空間來儲氣。他表示，這種儲能技術未來還有希望推廣到天然氣儲存、氫氣儲存等多個領域。

據悉，應城項目鹽穴儲氣庫的研究成果為后續數百座鹽巖壓縮空氣儲能庫建設與運行奠定了理論基礎與技術支撐；全面應用于我國目前在建及擬建的鹽穴壓縮空氣儲能電站，包括湖南衡陽、河南平頂山、江蘇淮安、江西樟樹、云南安寧、陜西榆林、山東泰安、四川自貢等8省的18座鹽穴壓縮空氣儲能電站，累計總功率達1950MW。