云南 沈洪健 肖順云

一、命題背景

新湘教版教材選擇性必修三第二章“自然資源與國(guó)家安全”中第二節(jié)特別關(guān)注中國(guó)的能源安全，除開(kāi)發(fā)利用新能源、多渠道進(jìn)口能源外，特別強(qiáng)調(diào)能源儲(chǔ)備庫(kù)的建設(shè)。

有效地存儲(chǔ)能源，是全世界共同面對(duì)的難題。作為推動(dòng)能源生產(chǎn)和利用方式變革的重要技術(shù)之一——儲(chǔ)能，將為能源轉(zhuǎn)型帶來(lái)機(jī)遇，而壓縮空氣儲(chǔ)能更是儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域“前沿中的前沿”。如果將千年鹽穴“喚醒”，在其中壓縮空氣發(fā)電，便更稱(chēng)得上是一次穿越古今的“能源對(duì)話(huà)”。

鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能在實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷、促進(jìn)新能源高效消納、提升電力系統(tǒng)安全性和靈活性等方面將發(fā)揮重要作用，未來(lái)在我國(guó)能源電力領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

分析地理新事物有利于開(kāi)拓學(xué)生思維，介紹儲(chǔ)能新技術(shù)可讓學(xué)生多角度認(rèn)識(shí)能源儲(chǔ)備庫(kù)的特點(diǎn)，通過(guò)“江蘇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能”試題的問(wèn)題設(shè)計(jì)可引導(dǎo)學(xué)生思考能源利用的時(shí)間變化規(guī)律、儲(chǔ)能的原理和意義，可開(kāi)拓學(xué)生的視野、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。

二、試題設(shè)計(jì)

閱讀圖文材料，完成下列要求。

鹽穴是古人利用水溶開(kāi)采方式在地下較厚的鹽層或鹽丘中采礦后形成的地下洞穴，體積巨大、密封性好，高溫高壓下的鹽穴有將裂縫自動(dòng)愈合的特點(diǎn)，一段時(shí)間后地下鹽穴就能夠成為很好的密封儲(chǔ)存庫(kù)，可用于儲(chǔ)存石油、天然氣以及相關(guān)產(chǎn)品。

鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)以壓縮空氣為儲(chǔ)能介質(zhì)實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)化(圖1)。儲(chǔ)能時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)將空氣壓縮至高壓并儲(chǔ)存至地下鹽穴中，完成電能到空氣壓力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換，可吸納電網(wǎng)低谷時(shí)的“棄能”儲(chǔ)存；用電高峰到來(lái)時(shí)，釋放空氣驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將電能傳回至電網(wǎng)。該技術(shù)大規(guī)模清潔儲(chǔ)能，可改善發(fā)電、用電的時(shí)空結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電力供需的“削峰填谷”。

近年來(lái)，江蘇清潔能源電源快速發(fā)展，給電網(wǎng)帶來(lái)巨大的新能源消納和電力供需平衡壓力。江蘇金壇區(qū)擁有地下鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)約1 000萬(wàn)立方米，理論上可以建設(shè)容量超過(guò)400萬(wàn)千瓦的壓縮空氣儲(chǔ)能電站。2018年中鹽金壇“鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能?chē)?guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目”開(kāi)工，2021年8月工程送電成功。其成為我國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域唯一的國(guó)家示范工程。

圖1

(1)指出儲(chǔ)能電站采用鹽穴儲(chǔ)能的原因。

(2)分析該系統(tǒng)中壓縮機(jī)與發(fā)電機(jī)的晝夜運(yùn)行時(shí)間并說(shuō)明原因。

(3)分析開(kāi)發(fā)建設(shè)鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站的積極意義。

(4)說(shuō)明江蘇省建設(shè)“鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能?chē)?guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目”的有利條件。

三、試題解析

(1)該題主要考查學(xué)生獲取地理圖文信息的能力，關(guān)注空間資源的利用特點(diǎn)，突出占用地面少，廢棄空間資源化利用的優(yōu)勢(shì)。

(2)該題主要考查學(xué)生對(duì)發(fā)電量與用電量變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)，目前除太陽(yáng)能發(fā)電外，發(fā)電的晝夜變化受自然條件影響小，主要由需求決定發(fā)電量，而生產(chǎn)生活中白天為用電高峰期，夜間為低谷，這樣會(huì)給發(fā)電企業(yè)帶來(lái)“棄能”。認(rèn)識(shí)壓縮機(jī)是儲(chǔ)能工作，發(fā)電機(jī)是供電工作，即可得出空氣儲(chǔ)能的晝夜運(yùn)行規(guī)律。

(3)該題主要考查學(xué)生的綜合思維能力，需要學(xué)生認(rèn)識(shí)電網(wǎng)中的電能儲(chǔ)存，是全世界共同面對(duì)的難題。結(jié)合材料可知鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)可減少電網(wǎng)“棄能”，實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”，清潔儲(chǔ)能，保障生產(chǎn)生活用電。

(4)該題主要考查學(xué)生的區(qū)位分析能力，需要從江蘇省屬經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，能源需求量大、有廢棄的鹽穴、政策支持、技術(shù)條件好等角度去說(shuō)明。

四、參考答案

(1)鹽穴結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、密封性好、儲(chǔ)氣空間大；廢棄空間資源化利用；占用地面空間少。

(2)壓縮機(jī)是儲(chǔ)能工作，發(fā)電機(jī)是供電工作。夜間為用電低谷期，多余的電量驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)將空氣壓縮至鹽穴儲(chǔ)存；白天為用電高峰期，釋放空氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電來(lái)滿(mǎn)足用電。

(3)減少電網(wǎng)“棄能”，降低能源損耗；實(shí)現(xiàn)電力供需“削峰填谷”，保證電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行；清潔儲(chǔ)能，有利于環(huán)境保護(hù)；保障生產(chǎn)生活用電，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。