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在泰安肥城市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的一片農(nóng)田里，坐落著一處不起眼的小院子，院內(nèi)就是全國(guó)首套并網(wǎng)發(fā)電的鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站，被稱為超大號(hào)地下“空氣充電寶”。在一期10兆瓦示范電站的基礎(chǔ)上，二期300兆瓦的項(xiàng)目也即將開(kāi)工建設(shè)。根據(jù)規(guī)劃，未來(lái)肥城將依托鹽穴資源建設(shè)千兆瓦級(jí)鹽穴儲(chǔ)能基地，為山東乃至華北地區(qū)的風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供必要調(diào)峰配套設(shè)施，打造百億級(jí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)和未來(lái)“儲(chǔ)能之都”。

風(fēng)電光伏裝機(jī)規(guī)模全國(guó)第二山東卻亟需超大號(hào)“充電寶”

山東省作為全國(guó)唯一一個(gè)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)區(qū)，在新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展上自然奮勇?tīng)?zhēng)先。今年9月2日發(fā)布的《國(guó)務(wù)院關(guān)于支持山東深化新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換推動(dòng)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展的意見(jiàn)》中就提到，“支持山東大力發(fā)展可再生能源……建設(shè)規(guī)?；L(fēng)電光伏基地”等。

風(fēng)電、光伏發(fā)電高峰與生產(chǎn)生活用電高峰之間天然存在時(shí)間差，導(dǎo)致一部分電量發(fā)出來(lái)用不完只能棄用，俗稱“棄風(fēng)棄光”。近年來(lái)隨著清潔能源發(fā)展步伐加快，各地“棄風(fēng)棄光”屢見(jiàn)不鮮。以2020年為例，全國(guó)新能源消納監(jiān)測(cè)預(yù)警中心數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)棄風(fēng)電量166.1億千瓦時(shí)，棄光電量52.6億千瓦時(shí)。

為掌握“棄風(fēng)棄光”的一手?jǐn)?shù)據(jù)和規(guī)律，2021年春節(jié)假期泰安肥城市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)招商局副局長(zhǎng)董彪放棄休假，到肥城一家新能源發(fā)電企業(yè)蹲點(diǎn)調(diào)研。調(diào)研結(jié)果讓人驚訝：僅春節(jié)假期7天，該企業(yè)在肥城的兩個(gè)風(fēng)場(chǎng)、一個(gè)光伏電廠“棄風(fēng)棄光”就達(dá)900萬(wàn)千瓦時(shí)。

把臨時(shí)用不完的新能源電力儲(chǔ)存起來(lái)，就需要超大號(hào)的“充電寶”，因此儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)越來(lái)越成為風(fēng)電、光伏發(fā)電的必要配套產(chǎn)業(yè)。近年來(lái)，全國(guó)多地都在積極研究?jī)?chǔ)能裝置，發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，并已有多個(gè)省份明文規(guī)定，新增光伏風(fēng)電裝機(jī)量必須配備10%-20%的儲(chǔ)能設(shè)施。

山東省風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速、規(guī)模巨大，但電力調(diào)峰、儲(chǔ)能能力卻不足。根據(jù)山東省能源局網(wǎng)站信息：截至今年上半年，全省風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)達(dá)5691.5萬(wàn)千瓦，裝機(jī)規(guī)模居全國(guó)第二位。但同時(shí)，山東電力系統(tǒng)缺少常規(guī)水電、燃機(jī)等靈活調(diào)節(jié)性電源，調(diào)峰能力不足、手段相對(duì)單一等問(wèn)題也制約了風(fēng)光項(xiàng)目大規(guī)模、高比例、高質(zhì)量發(fā)展。

因此，今年8月30日山東省能源局印發(fā)的《山東省風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)保障指導(dǎo)意見(jiàn)(試行)》中重點(diǎn)提出，將儲(chǔ)能容量配置比例作為風(fēng)光項(xiàng)目并網(wǎng)的最優(yōu)先條件；對(duì)已落實(shí)建設(shè)條件的市場(chǎng)化項(xiàng)目，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)獲得并網(wǎng)資格，優(yōu)先支持儲(chǔ)能容量比例高的項(xiàng)目。一同發(fā)布的《政策解讀》進(jìn)一步明確：優(yōu)先支持配置大型獨(dú)立儲(chǔ)能電站的項(xiàng)目；儲(chǔ)能設(shè)施不得晚于風(fēng)光項(xiàng)目建成并網(wǎng)時(shí)限，未按承諾標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)儲(chǔ)能的項(xiàng)目不予并網(wǎng)。

地下“空氣充電寶”科技含量滿滿二期300兆瓦項(xiàng)目計(jì)劃明年投產(chǎn)

山東省建設(shè)儲(chǔ)能項(xiàng)目的需求很大，但可利用的資源卻有限。技術(shù)較為成熟的抽水蓄能電站對(duì)地形、水資源都有一定要求，這兩方面山東都不占優(yōu)勢(shì)；而飛輪儲(chǔ)能占地面積大、成本高，消防要求也比較高，不利于大范圍推廣。相比之下，鹽穴儲(chǔ)能規(guī)模大、成本低、壽命長(zhǎng)、占地面積小、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，加上肥城豐富的地下鹽穴資源，成了山東儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的一個(gè)亮點(diǎn)。

鹽穴特有的蠕變性，使其成為天然的能源存儲(chǔ)密封罐。即便腔體產(chǎn)生裂縫，天然礦鹽遇水融化再凝固后，裂縫很快就會(huì)自愈，這使得鹽穴具備良好的密閉性和自愈性。肥城市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)招商局副局長(zhǎng)董彪介紹說(shuō)，前期地質(zhì)勘測(cè)過(guò)程中，中科院研究團(tuán)隊(duì)向鹽穴中打入了300萬(wàn)方高壓空氣，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的儲(chǔ)存后，11.4兆帕的氣壓仍然保持在11.32兆帕，證明肥城鹽穴的氣密性非常好。

“我們從電網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)低谷時(shí)段的低價(jià)電，或新能源利用率不足導(dǎo)致的”棄風(fēng)棄光“，利用這些電帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)，將常壓空氣壓縮成高溫高壓空氣，并在這一過(guò)程中將空氣中的熱能置換出來(lái)，儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱系統(tǒng)中，最后形成的常溫高壓空氣儲(chǔ)存在鹽穴中。”中儲(chǔ)國(guó)能(北京)技術(shù)有限公司商務(wù)經(jīng)理翁康強(qiáng)向記者介紹先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)說(shuō)。

發(fā)電過(guò)程與儲(chǔ)電過(guò)程正好相反，從巖穴中釋放常溫高壓氣體，推動(dòng)膨脹機(jī)旋轉(zhuǎn)，形成類似于嘴吹風(fēng)車的過(guò)程。而高壓空氣膨脹是一個(gè)吸熱過(guò)程，這時(shí)正好釋放儲(chǔ)熱系統(tǒng)中的熱能，形成高壓、常溫的空氣再帶動(dòng)膨脹機(jī)發(fā)電并入電網(wǎng)，這樣整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電效率會(huì)更高。

傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能在釋放高壓氣體過(guò)程中，為避免空氣膨脹吸熱降溫影響機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行效率，必須要在膨脹機(jī)中加入一部分天然氣，這樣增加成本的同時(shí)也增加了碳排放，電—電轉(zhuǎn)化效率只有40%—50%。翁康強(qiáng)特別強(qiáng)調(diào)，儲(chǔ)熱放熱裝置的應(yīng)用使得這套先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)可以完全擺脫天然氣，有效降低成本和減少碳排放的同時(shí)，還將電—電轉(zhuǎn)化效率提高到60%以上，系統(tǒng)技術(shù)及性能處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

“肥城鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能調(diào)峰電站正式并網(wǎng)發(fā)電，可實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)相、旋轉(zhuǎn)備用、應(yīng)急響應(yīng)、黑啟動(dòng)等功能。”翁康強(qiáng)介紹說(shuō)，這套先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，地表的壓縮機(jī)系統(tǒng)、膨脹機(jī)系統(tǒng)、換冷換熱系統(tǒng)都是中科院工程熱物理研究所自主研發(fā)生產(chǎn)的，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

2021年9月23日，一期10兆瓦鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范項(xiàng)目在肥城順利并網(wǎng)發(fā)電，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電的鹽穴儲(chǔ)能項(xiàng)目。二期項(xiàng)目裝機(jī)容量300兆瓦，計(jì)劃今年10月左右開(kāi)工，2023年12月投產(chǎn)，已入選國(guó)家能源局2021年國(guó)家能源領(lǐng)域首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備項(xiàng)目、山東省2022年度儲(chǔ)能示范項(xiàng)目和山東省2022年重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。

鹽礦采完后空礦井也是資源千兆瓦級(jí)規(guī)模有望成“儲(chǔ)能之都”

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的鹽礦開(kāi)采后，肥城當(dāng)?shù)匾查_(kāi)始認(rèn)真思考后續(xù)發(fā)展問(wèn)題。多方輾轉(zhuǎn)聯(lián)系，肥城市相關(guān)部門(mén)找到了中科院武漢巖土力學(xué)研究所的楊春和院士，并達(dá)成合作意向。2020年5月武漢剛解封，楊春和院士就派研究團(tuán)隊(duì)到了肥城。經(jīng)過(guò)14個(gè)月的勘測(cè)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析、水密氣密、通井、測(cè)腔、泡水測(cè)試、坍塌測(cè)試等一系列勘測(cè)和實(shí)驗(yàn)。

2021年7月，中科院武漢巖土力學(xué)研究所專門(mén)為肥城鹽穴召開(kāi)了學(xué)術(shù)會(huì)議，邀請(qǐng)了一批研究地下空間的專家對(duì)肥城雙口對(duì)流井的鹽穴勘測(cè)進(jìn)行學(xué)術(shù)討論。經(jīng)過(guò)激烈討論，會(huì)議最終得出了“山東肥城大汶口盆地雙口對(duì)流井開(kāi)采方式形成的地下鹽穴空間具備儲(chǔ)氣條件”的結(jié)論。

為加快投產(chǎn)進(jìn)度，在研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試的后期，肥城市相關(guān)部門(mén)聯(lián)系購(gòu)買(mǎi)的發(fā)電設(shè)備就已同步進(jìn)場(chǎng)。學(xué)術(shù)會(huì)議召開(kāi)僅2個(gè)月后，2021年9月23日肥城10兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能電站就向電網(wǎng)發(fā)出了第一度電，成為全國(guó)首套鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站成功并網(wǎng)投產(chǎn)。

肥城市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)招商局副局長(zhǎng)董彪介紹稱，該開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)鹽礦區(qū)總面積約25平方公里，已探明儲(chǔ)量約50億噸。園區(qū)內(nèi)目前有4家大型制鹽企業(yè)，采用水平雙孔對(duì)流井的開(kāi)采方式，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間開(kāi)采后，地下鹽穴會(huì)形成紡錘狀腔體，單對(duì)井的腔體體積約為20萬(wàn)立方到40萬(wàn)立方。

以并網(wǎng)發(fā)電的一期10兆瓦鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站為例，僅使用了一對(duì)鹽穴的部分儲(chǔ)氣能力。這對(duì)鹽穴地下空間約40萬(wàn)立方，二期能夠擴(kuò)大到300兆瓦的裝機(jī)容量。而這樣的鹽穴，目前在肥城市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)有46對(duì)，能夠滿足上千兆瓦的鹽穴儲(chǔ)能電站建設(shè)。隨著鹽礦的繼續(xù)開(kāi)采，還在不斷形成新的、更大的鹽穴腔體，每年新增300多萬(wàn)立方米的地下鹽穴空間。

肥城將開(kāi)采后的地下鹽穴當(dāng)做資源再次開(kāi)發(fā)、變廢為寶，未來(lái)鹽穴儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。除用作壓縮空氣儲(chǔ)能外，還能用于儲(chǔ)(天然)氣、儲(chǔ)氫等，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｆ教┚€、冀寧線等5條天然氣長(zhǎng)輸管道在肥城交匯過(guò)境，年過(guò)氣量達(dá)290億方。

董彪介紹說(shuō)，鹽穴儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可以有效推動(dòng)制鹽產(chǎn)業(yè)鏈條的延伸，推動(dòng)傳統(tǒng)制鹽產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高電網(wǎng)的消納能力，提升可再生能源發(fā)電比例，有效助力碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，還可以帶動(dòng)儲(chǔ)氣、儲(chǔ)氫、儲(chǔ)能裝備制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有望成為華北地區(qū)最大的新能源產(chǎn)業(yè)基地。

目前，肥城經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)為了快速推進(jìn)鹽穴儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)園的發(fā)展，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)盡快落地生效，規(guī)劃了25平方公里的鹽穴儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)園。項(xiàng)目全部建成后，將建設(shè)千兆瓦級(jí)鹽穴儲(chǔ)能基地，打造百億級(jí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)和未來(lái)“儲(chǔ)能之都”。 

原標(biāo)題：“空氣充電寶”打造百億級(jí)“儲(chǔ)能之都” 山東肥城鹽穴儲(chǔ)能讓風(fēng)電光伏更“風(fēng)光”