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壓力超過100個(gè)大氣壓的空氣從地下千米深處的鹽穴奔涌而出，驅(qū)動(dòng)空氣透平做功，向國家電網(wǎng)發(fā)出我國首個(gè)大型壓縮空氣儲能電站第一度電。去年9月，非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能電站——江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗(yàn)示范項(xiàng)目并網(wǎng)試驗(yàn)成功。今年1月，為適應(yīng)電網(wǎng)快速啟停要求，該項(xiàng)目完成了空氣透平發(fā)電機(jī)組快速啟停試驗(yàn)工作，為我國壓縮空氣儲能技術(shù)發(fā)展提供參考樣板。

打造新型儲能電站

鹽穴壓縮空氣儲能是一種利用地下鹽穴儲氣的大容量物理儲能技術(shù)，其利用低谷電能將空氣壓縮到鹽穴中，用電高峰時(shí)再釋放壓縮空氣發(fā)電，從而提升電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力和新能源消納能力。這種方法具有容量大、壽命長、安全環(huán)保等優(yōu)勢，是一種極具發(fā)展前景的大規(guī)模清潔物理儲能技術(shù)。

江蘇金壇鹽穴項(xiàng)目由中國華能集團(tuán)（下稱華能集團(tuán)）、中鹽集團(tuán)和清華大學(xué)三方項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)共同開發(fā)建設(shè)，一期工程發(fā)電裝機(jī)60兆瓦，儲能容量300兆瓦時(shí)，遠(yuǎn)期建設(shè)規(guī)模1000兆瓦。該項(xiàng)目致力于通過非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能技術(shù)，改變傳統(tǒng)電力“即發(fā)即用”現(xiàn)狀，恰似一塊巨型“充電寶”，使豐富的地下鹽穴轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色能源存儲庫，實(shí)現(xiàn)電力供需的“削峰填谷”。

據(jù)了解，除了三方項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，該項(xiàng)目開放國家試驗(yàn)示范工程平臺，以項(xiàng)目建設(shè)為核心，組建了壓縮空氣儲能建設(shè)的“生力軍”：空氣透平、油氣換熱器等核心設(shè)備研制由東方電氣集團(tuán)、哈爾濱電氣集團(tuán)完成，建設(shè)、安裝工程由浙江省二建建設(shè)集團(tuán)有限公司和上海電力安裝第一工程有限公司承擔(dān)，通往地下1000米的注采氣井由中石油江蘇長江地質(zhì)勘查院完成，導(dǎo)熱油由中石化潤滑油公司供貨，電力系統(tǒng)接入調(diào)試由國家電網(wǎng)江蘇方天電力技術(shù)有限公司完成……多方企業(yè)攜手并進(jìn)，項(xiàng)目得以順利推進(jìn)。

其中，華能集團(tuán)負(fù)責(zé)地面電站的建設(shè)、調(diào)試和運(yùn)維。團(tuán)隊(duì)在電力技術(shù)、系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)和核心裝備上實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新應(yīng)用，與合作方一起研制了世界上換電效率最高的非補(bǔ)燃式壓縮儲能發(fā)電系統(tǒng)，并且實(shí)現(xiàn)了工程化落地應(yīng)用。

實(shí)施專利提升戰(zhàn)略

在談及項(xiàng)目建設(shè)過程中的挑戰(zhàn)時(shí)，華能南京金陵發(fā)電有限公司儲能項(xiàng)目部科技主管陳輝表示，地下鹽穴至透平機(jī)主氣門前約有1200米的壓縮空氣主管道，氣流流程復(fù)雜，如何在沖轉(zhuǎn)前去除管道和設(shè)備施工遺留下的鐵銹和焊渣等雜質(zhì)？如何確保透平機(jī)進(jìn)氣清潔度合格？這些問題都是困擾項(xiàng)目調(diào)試的難題。

經(jīng)過勘探，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)地埋管道最深在地下14米，設(shè)計(jì)溫度最高70℃，不能采用傳統(tǒng)火電的蒸汽吹掃方式，采用酸洗方式清洗管道酸液又難以排出。面對困難，團(tuán)隊(duì)的技術(shù)人員進(jìn)行了反復(fù)論證，多次調(diào)研，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，創(chuàng)造性地制定了一套“Pig夾液清洗+高壓空氣分段吹掃方案”，成功解決了這一難題。

目前，三方項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目實(shí)施過程中，共提交了40余件專利申請，其中19件已獲得授權(quán)。針對壓縮機(jī)電機(jī)容量和工頻電流較大影響其他設(shè)備的問題，華能集團(tuán)以及建設(shè)團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種使用變頻器的啟動(dòng)方法，提交了“一種壓縮空氣儲能多驅(qū)動(dòng)電機(jī)共用變頻器結(jié)構(gòu)及方法”等專利申請，解決了大電機(jī)啟動(dòng)的工程技術(shù)難題。該技術(shù)采用公用變頻器啟動(dòng)的方法，不僅增加了電機(jī)的使用壽命，還降低了維護(hù)成本。

“在項(xiàng)目建設(shè)過程中，我們實(shí)施專利提升戰(zhàn)略，將專利申請工作納入電站建設(shè)過程統(tǒng)一管理，有針對性地分析壓縮空氣儲能領(lǐng)域的專利布局情況。”陳輝介紹，華能集團(tuán)以及建設(shè)團(tuán)隊(duì)不斷挖掘工程推進(jìn)過程中的創(chuàng)新點(diǎn)，形成了發(fā)掘、申請、應(yīng)用、保護(hù)的全流程專利管理模式。

此外，華能集團(tuán)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)建了一系列壓縮空氣儲能電站標(biāo)準(zhǔn)，希望通過標(biāo)準(zhǔn)化的方式推動(dòng)壓縮空氣儲能技術(shù)規(guī)范化發(fā)展，并將該技術(shù)應(yīng)用于航空、航海等更多領(lǐng)域，發(fā)揮更大的作用。

針對壓縮空氣儲能技術(shù)未來發(fā)展，陳輝表示，該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向工程應(yīng)用，需要在系統(tǒng)儲能效率、能量密度、核心設(shè)備研制等方面繼續(xù)提升。為此，華能集團(tuán)將和合作方一起，在金壇一期項(xiàng)目建設(shè)與調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上繼續(xù)探索，快速推進(jìn)二期項(xiàng)目前期工作，希望打造壓縮空氣儲能研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化和商業(yè)應(yīng)用的“國家隊(duì)”。

原標(biāo)題：鹽穴儲能：壓縮空氣送“綠”電