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湖北孝感應(yīng)城300兆瓦級壓縮空氣儲能項(xiàng)目俯瞰。余建兵 宋異 攝影報(bào)道

江蘇常州，2022年5月投產(chǎn)的金壇鹽穴壓縮空氣國家試驗(yàn)示范電站穩(wěn)定運(yùn)行；湖北孝感，應(yīng)城300兆瓦級壓縮空氣儲能電站示范工程日前并網(wǎng)發(fā)電；山東泰安，肥城300兆瓦鹽穴壓縮空氣儲能國家示范項(xiàng)目已完成主體建設(shè)，正在做運(yùn)行前的各項(xiàng)準(zhǔn)備……

今年的《政府工作報(bào)告》提出，發(fā)展新型儲能。新型儲能是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要支撐，包括鋰離子電池、液流電池、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等，具有建設(shè)周期短、選址靈活、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、響應(yīng)快速等特點(diǎn)。國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2023年底，全國已經(jīng)建成投運(yùn)新型儲能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)3139萬千瓦/6687萬千瓦時(shí)，平均儲能時(shí)長2.1小時(shí)；2023年新增裝機(jī)規(guī)模約2260萬千瓦/4870萬千瓦時(shí)，較2022年底增長超過260%。

作為新型儲能技術(shù)的一種，壓縮空氣儲能指在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期利用電能將空氣高壓密封在報(bào)廢礦井、過期油氣井等地點(diǎn)，并在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期釋放高壓空氣推動汽輪機(jī)發(fā)電的儲能方式。以中儲國能（北京）技術(shù)有限公司投資建設(shè)的肥城300兆瓦鹽穴壓縮空氣儲能國家示范項(xiàng)目為例，在用電低谷時(shí)，儲能系統(tǒng)利用電能驅(qū)動電動機(jī)帶動壓縮機(jī)，將空氣壓縮并儲存在地下鹽穴中，這個(gè)過程中產(chǎn)生的壓縮熱被儲存在球罐中；在用電高峰時(shí)，則釋放鹽穴內(nèi)的高壓空氣，經(jīng)儲存的壓縮熱預(yù)熱升溫后，驅(qū)動膨脹機(jī)帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，再把電力送到電網(wǎng)，配合電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰。

近年來，我國壓縮空氣儲能實(shí)現(xiàn)突破性進(jìn)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大。伴隨產(chǎn)業(yè)快速推進(jìn)和技術(shù)進(jìn)一步成熟，壓縮空氣儲能項(xiàng)目的效率有望進(jìn)一步提升，為新型電力系統(tǒng)建設(shè)和多元用戶側(cè)場景提供更多的技術(shù)選擇。

壓縮空氣儲能項(xiàng)目模型圖。中儲國能（北京）技術(shù)有限公司供圖

第一步

電動機(jī)帶動壓縮機(jī)將空氣壓縮

應(yīng)用全三維設(shè)計(jì)與變工況調(diào)節(jié)技術(shù)，研制出的多級寬負(fù)荷壓縮機(jī)，具有高壓比、大流量、變工況范圍寬、壓縮與蓄熱傳熱耦合的技術(shù)優(yōu)勢。

圖①：山東肥城300兆瓦鹽穴壓縮空氣儲能國家示范項(xiàng)目的多級寬負(fù)荷壓縮機(jī)。程宇澤 攝（人民視覺）

第二步

球罐回收儲存壓縮熱

應(yīng)用陣列式高效蓄熱換熱器設(shè)計(jì)技術(shù)，攻克低溫差、小壓損、變工況運(yùn)行、陣列化調(diào)控等技術(shù)難題，研制出的300兆瓦蓄熱裝置具有效率高、儲熱密度大、經(jīng)濟(jì)性好、安全穩(wěn)定等優(yōu)勢。

圖②：山東肥城300兆瓦鹽穴壓縮空氣儲能國家示范項(xiàng)目的陣列式高效蓄熱換熱器。田博 攝（人民視覺）

第三步

地下鹽穴儲存高壓空氣

鹽穴是地下鹽層中的人工洞穴，通過注水控制巖鹽溶解而形成。根據(jù)技術(shù)規(guī)范和地質(zhì)條件，容積可達(dá)幾十萬立方米甚至上百萬立方米。根據(jù)不同深度，這些洞穴可以在高達(dá)20兆帕的壓力下運(yùn)行，從而儲存大量氣體，鹽的特性也使得鹽穴能夠長期穩(wěn)定且不透氣。

圖③：地下鹽穴示意圖。中儲國能（北京）技術(shù)有限公司供圖

第四步

釋放、加熱鹽穴內(nèi)高壓空氣，驅(qū)動膨脹機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電

應(yīng)用多級高負(fù)荷透平膨脹機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，攻克全三維設(shè)計(jì)、復(fù)雜軸系結(jié)構(gòu)、動態(tài)調(diào)節(jié)與控制等關(guān)鍵技術(shù)，研制出的300兆瓦級膨脹機(jī)，具有負(fù)荷高、流量大、流動傳熱復(fù)雜等特點(diǎn)。（記者王沛 韓春瑤）

圖④：山東肥城300兆瓦鹽穴壓縮空氣儲能國家示范項(xiàng)目的多級高負(fù)荷透平膨脹機(jī)。田博 攝（人民視覺）

江蘇常州金壇鹽穴壓縮空氣儲能項(xiàng)目換熱器。夏晨希 攝（影像中國）

數(shù)據(jù)來源：國家能源局