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中國新聞網(wǎng)：這個超級“充電寶”何以創(chuàng)造三項世界第一？

來源：中國新聞網(wǎng) 時間：2025-01-10 19:20

　　由中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所(武漢巖土所)科研團(tuán)隊提供地下系統(tǒng)全過程技術(shù)支撐的、被形象稱為超級“充電寶”的湖北應(yīng)城300兆瓦(MW)鹽穴壓縮空氣(壓氣)儲能電站示范工程，2025年1月9日在湖北省孝感市應(yīng)城市實現(xiàn)全功率并網(wǎng)發(fā)電。

　　這是繼2024年4月9日并網(wǎng)發(fā)電后，該示范工程正式啟動兩個地下鹽穴注氣采氣，標(biāo)志著湖北應(yīng)城300兆瓦鹽穴壓氣儲能電站開始商業(yè)運行，并創(chuàng)下目前已全面投用鹽穴壓氣儲能電站的三項世界第一——單機(jī)功率世界第一、儲能規(guī)模世界第一、轉(zhuǎn)換效率世界第一，而廣受關(guān)注。

　　提供全過程全方位技術(shù)支撐

　　中國工程院院士、中國科學(xué)院武漢巖土所研究員楊春和長期從事鹽巖水溶開采與油氣地下儲備工程技術(shù)及相關(guān)理論的研究工作，是中國鹽巖力學(xué)與鹽巖地下油氣儲備工程研究領(lǐng)域的開拓者之一。他創(chuàng)建層狀鹽巖大型地下儲庫整體穩(wěn)定性的分析方法，為地下大型油氣儲庫的建造奠定理論基礎(chǔ)，開創(chuàng)層狀鹽巖力學(xué)理論與工程的學(xué)科方向。

　　在湖北應(yīng)城300兆瓦鹽穴壓氣儲能電站項目中，楊春和院士帶領(lǐng)武漢巖土所油氣中心科研團(tuán)隊，為該項目成功運行，提供了關(guān)鍵的地下系統(tǒng)全過程、全方位的技術(shù)支撐。

　　在項目建設(shè)過程中，楊春和院士團(tuán)隊和能建數(shù)科集團(tuán)深地技術(shù)科研團(tuán)隊、中石油系統(tǒng)內(nèi)多個單位深度協(xié)同，經(jīng)過聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)與實驗論證，不斷優(yōu)化鹽穴利用方案、鉆井工程系統(tǒng)方案，攻克復(fù)雜鹽穴空間高效利用成套技術(shù)、數(shù)智化選址技術(shù)，成功打造一系列國際尖端技術(shù)和配套產(chǎn)品包。

　　楊春和院士指出，通過技術(shù)團(tuán)隊協(xié)力攻關(guān)，最新投入商業(yè)運行的湖北應(yīng)城300兆瓦鹽穴壓氣儲能電站，在世界范圍內(nèi)首次使用廢棄壓裂井、首次成功應(yīng)用鹽穴沉渣空間儲氣，并首創(chuàng)中國國內(nèi)最大口徑注采井方案，從而大幅提高鹽穴空腔利用率和注采井的注采氣量，降低工程造價并縮短建設(shè)工期。

　　滿足75萬居民一年用電需求

　　湖北應(yīng)城300兆瓦鹽穴壓縮空氣儲能電站示范工程，利用湖北省云(云夢縣)應(yīng)(應(yīng)城市)地區(qū)廢棄鹽礦洞穴為儲氣庫打造而成，其單機(jī)功率達(dá)300兆瓦級，儲能容量達(dá)1500兆瓦時(MWh)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率約70%，每天儲能8小時、釋能5小時，年均發(fā)電約5億千瓦時。

　　楊春和表示，該超級“充電寶”以空氣為介質(zhì)，轉(zhuǎn)化的電量可以滿足75萬居民一年的用電需求，可有效應(yīng)對新能源發(fā)電的波動性、間歇性和隨機(jī)性，為湖北省電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和新能源消化吸納發(fā)揮重要作用。

　　針對該項目鹽穴儲氣庫地質(zhì)條件復(fù)雜、大口徑注采井鉆完井難度大，項目團(tuán)隊通過科技攻關(guān)，實現(xiàn)“在世界范圍內(nèi)首次利用水平壓裂形成的鹽穴水平老腔開展地下儲能”“首次實現(xiàn)高位注氣、低位排鹵的沉渣空隙儲氣擴(kuò)容的新方案”兩大創(chuàng)新。

　　前者開辟了利用壓裂形成的鹽穴水平腔的新道路，為中國鹽穴采空區(qū)的大規(guī)模利用奠定堅實的基礎(chǔ)；后者實現(xiàn)鹽穴沉渣空間利用“零的突破”，將鹽穴地下空間利用率從20%提高到70%以上。

　　鹽穴壓氣儲能可“削峰填谷”

　　團(tuán)隊成員、武漢巖土所馬洪嶺研究員指出，大規(guī)模儲能技術(shù)是可再生清潔能源成為主導(dǎo)能源的關(guān)鍵，由于風(fēng)電、光伏等可再生清潔能源具有間歇性、不確定性，大規(guī)模并網(wǎng)對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來沖擊，而儲能裝置由于具有對功率和能量的時間遷移能力，能夠為大規(guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)問題提供技術(shù)解決方案。

　　目前，抽水蓄能、壓氣儲能和電池儲能是大規(guī)模儲能技術(shù)的三大首選方式，三者也各具優(yōu)劣勢。其中，壓氣儲能基本原理是“削峰填谷”，即用電低谷時段，利用電網(wǎng)剩余電力，驅(qū)動空氣壓縮機(jī)，將空氣注入地下鹽穴；用電高峰時段，將鹽穴中的高壓空氣釋放出來，驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，電力重新并入電網(wǎng)。

　　鹽穴由于鹽巖具有良好的流變性、低孔隙率、低滲透性等特點，是國際上公認(rèn)的大型能源地下儲備的理想方式；鹽巖還具有滲透率低、損傷自愈合、物性穩(wěn)定，是能源儲備的理想地質(zhì)體。同時，鹽穴壓氣儲能電站造價低、周期短、選址快，具有工作介質(zhì)為空氣、環(huán)境友好、壽命長等特點。

　　馬洪嶺還科普稱，遠(yuǎn)古時期用不上的能量以煤炭、石油、天然氣形式等儲存于地下，近現(xiàn)代時期人們根據(jù)需要對其進(jìn)行開采利用，這與壓氣儲能原理及應(yīng)用有點類似。

　　他透露，鹽穴選址建設(shè)壓氣儲能電站要遵循穩(wěn)定性、密封性、體積可用性三個原則，據(jù)此對不同地方鹽穴、鹽礦制定相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)立項，預(yù)計2025年底正式推出。

　　保障能源安全重大戰(zhàn)略需求

　　在中國能建首席專家、數(shù)科集團(tuán)董事長萬明忠看來，電力是人類現(xiàn)代文明的“總開關(guān)”，人工智能(AI)的盡頭是電力、電力的盡頭是儲能、儲能的盡頭是深地儲能。

　　楊春和則強(qiáng)調(diào)，深部儲能事關(guān)國計民生與國防安全，大幅度提高能源儲備能力，是保障中國能源安全的重大戰(zhàn)略需求。中國鹽礦資源豐富，存在大量鹽礦地下采空區(qū)，目前除貴州省外均有發(fā)現(xiàn)。利用已有老腔不僅能夠避免鹽礦采空區(qū)沉陷、垮塌等地質(zhì)災(zāi)害，還將鹽礦采空區(qū)變成地下空間資源，變廢為寶，實現(xiàn)了鹽礦地下采空區(qū)的資源化利用。

　　團(tuán)隊研究成果既保障了中國第一座已全面投用的300兆瓦級壓氣儲能電站的建成，也為后續(xù)數(shù)百座鹽穴壓氣儲能電站建設(shè)與運行奠定了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

　　楊春和表示，目前，創(chuàng)三項世界第一的鹽穴壓氣儲能相關(guān)技術(shù)，已全面應(yīng)用于中國在建及擬建的鹽穴壓氣儲能電站，包括湖北應(yīng)城、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、山東泰安等8省的18座鹽穴壓氣儲能電站，累計總功率達(dá)1950兆瓦。

　　他透露，作為能源儲備的理想地質(zhì)體，項目科技團(tuán)隊對鹽穴儲油、儲氣、儲氫、儲氦等領(lǐng)域也都開展工作，相關(guān)研究和應(yīng)用已取得一系列重要進(jìn)展。(孫自法)

責(zé)任編輯：王萍