鹽穴里的“能量銀行”

蘇更林

據(jù)報道，江蘇金壇鹽穴非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能電站并網(wǎng)成功，標(biāo)志著我國以空氣為載體的新型“能量銀行”建設(shè)取得重大突破。細(xì)讀這則消息，壓縮空氣、鹽穴、非補(bǔ)燃、儲能電站，這一連串生疏字眼的含義是什么？它們與“能量銀行”又有何干？

誰是“能量銀行”的主角

既然是“能量銀行”，自然就有存取之說。不過，這家“銀行”的能量存取并不自由，在存能時只吸收低谷電、棄風(fēng)電、棄光電等不易儲藏的電能；在取能時則是限時進(jìn)行，比如到了用電高峰時才能把電能取出來。

有意思的是，該“能量銀行”的主角竟然是再普通不過的空氣。離開了空氣，這家“能量銀行”就不能運轉(zhuǎn)了。這是怎么回事呢？

空氣本身是不能發(fā)電的。不過，我們可以借助空氣的儲能作用來支撐“能量銀行”的運轉(zhuǎn)?？諝獾膬δ茏饔檬峭ㄟ^高度壓縮的空氣形式來實現(xiàn)的。這種高度壓縮的空氣甚至可以達(dá)到100多個大氣壓。

空氣儲能的全稱叫壓縮空氣儲能（英文縮寫為CAES）。CAES是一種物理儲能方式，空氣在整個過程中只存在溫度、壓強(qiáng)等物理變化，而不會發(fā)生化學(xué)變化。

從能量轉(zhuǎn)換的角度來看，利用低谷電或棄風(fēng)電、棄光電的能量把空氣壓縮至高壓狀態(tài)，從而把電能轉(zhuǎn)化為空氣分子的勢能而存儲起來；在用電高峰時段用高壓空氣驅(qū)動渦輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，再把高壓空氣分子的勢能轉(zhuǎn)化為電能。

為何要住礦鹽的“屋子”

在鹽穴里建“能量銀行”，無疑是一件新鮮事。所謂鹽穴，說白了就是礦鹽住過的“屋子”。位于江蘇省常州市的金壇鹽盆，是我國東部地區(qū)的一個大型鹽礦，總面積達(dá)60.5平方千米，氯化鈉平均含量85%，埋藏深度在808～1236米。當(dāng)這些礦鹽被開采出來之后，就會騰出來大量的鹽穴。這些鹽穴深度適中、頂?shù)装搴穸却?、抗壓能力?qiáng)、分布穩(wěn)定、封閉性好，是一種極其寶貴的不可再生資源，值得大力開發(fā)。

被譽(yù)為“亞洲鹽穴儲氣第一庫”的儲氣庫率先在金壇建成，最高儲氣壓力可達(dá)21兆帕。據(jù)估算，一個20萬立方米的標(biāo)準(zhǔn)鹽穴可以儲備3000萬～4000萬立方米的氣體。

金壇鹽穴用于存儲氣體具有安全可靠、經(jīng)濟(jì)實用、符合環(huán)境生態(tài)要求的優(yōu)勢。經(jīng)過專家反復(fù)論證，金壇鹽穴能夠滿足壓縮空氣儲能系統(tǒng)的儲氣技術(shù)要求。在金壇建設(shè)的鹽穴非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能電站，已經(jīng)被列為國家級示范項目，并且是世界上容量最大的零排放電站。

什么叫“非補(bǔ)燃”

利用金壇地下鹽穴資源優(yōu)勢，采用清華大學(xué)“非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能”技術(shù)，是實現(xiàn)壓縮空氣儲能技術(shù)突破的關(guān)鍵。該技術(shù)的最大亮點就是“非補(bǔ)燃”，即系統(tǒng)不需要天然氣補(bǔ)燃，因此可以實現(xiàn)零碳排放。

根據(jù)壓縮空氣儲能系統(tǒng)運行原理的不同，壓縮空氣儲能可以分為補(bǔ)燃式和非補(bǔ)燃式兩類。

所謂補(bǔ)燃式，是指系統(tǒng)在運行時需要利用化石燃料的燃燒來進(jìn)行補(bǔ)熱。既然有化石燃料的燃燒，就會有污染物的排放。據(jù)悉，德國1978年投入商業(yè)運行的Huntorf儲能電站和美國1991年投入商業(yè)運行的McIntosh儲能電站，都是采用天然氣進(jìn)行補(bǔ)燃，因此存在燃料依賴和污染排放等問題。

所謂非補(bǔ)燃式，是指采用熱壓分儲方式將壓縮過程產(chǎn)生的壓縮熱存儲在蓄熱罐中，在用電高峰時再用壓縮熱對空氣進(jìn)行回饋加熱，這樣既可以提高系統(tǒng)的整體效率，又可以實現(xiàn)整個儲能過程無燃燒和零碳排放的目標(biāo)。我國首創(chuàng)的“非補(bǔ)燃”系統(tǒng)，是一個技術(shù)含量更高的系統(tǒng)工程，可將電能轉(zhuǎn)換效率提升至60%以上，因此是一種清潔高效的大規(guī)模物理儲能技術(shù)。

“能量銀行”能干什么

“能量銀行”的首要任務(wù)就是用于電網(wǎng)的“削峰填谷”，這可以借助空氣介質(zhì)通過電能的“存入”和“支取”來實現(xiàn)。并且，該“能量銀行”還能夠為電網(wǎng)“調(diào)頻穩(wěn)壓”，以提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

壓縮空氣儲能作為一種僅次于抽水蓄能的第二大電力儲能技術(shù)，具有容量大、壽命長、費用低、響應(yīng)快、效率高、污染少等優(yōu)勢。金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目的投運將有效提高電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力和對風(fēng)電和太陽能等新能源的消納能力，是實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。