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【中國(guó)新聞網(wǎng)】這個(gè)超級(jí)“充電寶”何以創(chuàng)造三項(xiàng)世界第一？中國(guó)科技團(tuán)隊(duì)揭秘
中新網(wǎng)北京1月9日電 (記者 孫自法)由中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所(武漢巖土所)科研團(tuán)隊(duì)提供地下系統(tǒng)全過(guò)程技術(shù)支撐的、被形象稱為超級(jí)“充電寶”的湖北應(yīng)城300兆瓦(MW)鹽穴壓縮空氣(壓氣)儲(chǔ)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(shí)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(dòng)兩個(gè)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(chǔ)能電站開(kāi)始商業(yè)運(yùn)行，并創(chuàng)下目前已全面投用鹽穴壓氣儲(chǔ)能電站的三項(xiàng)世界第一——單機(jī)功率世界第一、儲(chǔ)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(guò)程全方位技術(shù)支撐
中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院武漢巖土所研究員楊春和長(zhǎng)期從事鹽巖水溶開(kāi)采與油氣地下儲(chǔ)備工程技術(shù)及相關(guān)理論的研究工作，是中國(guó)鹽巖力學(xué)與鹽巖地下油氣儲(chǔ)備工程研究領(lǐng)域的開(kāi)拓者之一。他創(chuàng)建層狀鹽巖大型地下儲(chǔ)庫(kù)整體穩(wěn)定性的分析方法，為地下大型油氣儲(chǔ)庫(kù)的建造奠定理論基礎(chǔ)，開(kāi)創(chuàng)層狀鹽巖力學(xué)理論與工程的學(xué)科方向。
中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院武漢巖土所研究員楊春和向媒體介紹相關(guān)儀器設(shè)備研制情況。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝
在湖北應(yīng)城300兆瓦鹽穴壓氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目中，楊春和院士帶領(lǐng)武漢巖土所油氣中心科研團(tuán)隊(duì)，為該項(xiàng)目成功運(yùn)行，提供了關(guān)鍵的地下系統(tǒng)全過(guò)程、全方位的技術(shù)支撐。
在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，楊春和院士團(tuán)隊(duì)和能建數(shù)科集團(tuán)深地技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)、中石油系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)單位深度協(xié)同，經(jīng)過(guò)聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)與實(shí)驗(yàn)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(guó)際尖端技術(shù)和配套產(chǎn)品包。
楊春和院士指出，通過(guò)技術(shù)團(tuán)隊(duì)協(xié)力攻關(guān)，最新投入商業(yè)運(yùn)行的湖北應(yīng)城300兆瓦鹽穴壓氣儲(chǔ)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(chǔ)氣，并首創(chuàng)中國(guó)國(guó)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(jià)并縮短建設(shè)工期。
滿足75萬(wàn)居民一年用電需求
湖北應(yīng)城300兆瓦鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程，利用湖北省云(云夢(mèng)縣)應(yīng)(應(yīng)城市)地區(qū)廢棄鹽礦洞穴為儲(chǔ)氣庫(kù)打造而成，其單機(jī)功率達(dá)300兆瓦級(jí)，儲(chǔ)能容量達(dá)1500兆瓦時(shí)(MWh)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率約70%，每天儲(chǔ)能8小時(shí)、釋能5小時(shí)，年均發(fā)電約5億千瓦時(shí)。
楊春和表示，該超級(jí)“充電寶”以空氣為介質(zhì)，轉(zhuǎn)化的電量可以滿足75萬(wàn)居民一年的用電需求，可有效應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電的波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性，為湖北省電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和新能源消化吸納發(fā)揮重要作用。
針對(duì)該項(xiàng)目鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)地質(zhì)條件復(fù)雜、大口徑注采井鉆完井難度大，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)科技攻關(guān)，實(shí)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(kāi)展地下儲(chǔ)能”“首次實(shí)現(xiàn)高位注氣、低位排鹵的沉渣空隙儲(chǔ)氣擴(kuò)容的新方案”兩大創(chuàng)新。
前者開(kāi)辟了利用壓裂形成的鹽穴水平腔的新道路，為中國(guó)鹽穴采空區(qū)的大規(guī)模利用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；后者實(shí)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(chǔ)能可“削峰填谷”
團(tuán)隊(duì)成員、武漢巖土所馬洪嶺研究員指出，大規(guī)模儲(chǔ)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(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)沖擊，而儲(chǔ)能裝置由于具有對(duì)功率和能量的時(shí)間遷移能力，能夠?yàn)榇笠?guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)問(wèn)題提供技術(shù)解決方案。
團(tuán)隊(duì)成員、中國(guó)科學(xué)院武漢巖土所馬洪嶺研究員在湖北應(yīng)城300兆瓦鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程現(xiàn)場(chǎng)接受采訪。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝
目前，抽水蓄能、壓氣儲(chǔ)能和電池儲(chǔ)能是大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的三大首選方式，三者也各具優(yōu)劣勢(shì)。其中，壓氣儲(chǔ)能基本原理是“削峰填谷”，即用電低谷時(shí)段，利用電網(wǎng)剩余電力，驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)，將空氣注入地下鹽穴；用電高峰時(shí)段，將鹽穴中的高壓空氣釋放出來(lái)，驅(qū)動(dòng)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(diǎn)，是國(guó)際上公認(rèn)的大型能源地下儲(chǔ)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(chǔ)備的理想地質(zhì)體。同時(shí)，鹽穴壓氣儲(chǔ)能電站造價(jià)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(zhǎng)等特點(diǎn)。
馬洪嶺還科普稱，遠(yuǎn)古時(shí)期用不上的能量以煤炭、石油、天然氣形式等儲(chǔ)存于地下，近現(xiàn)代時(shí)期人們根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行開(kāi)采利用，這與壓氣儲(chǔ)能原理及應(yīng)用有點(diǎn)類似。
他透露，鹽穴選址建設(shè)壓氣儲(chǔ)能電站要遵循穩(wěn)定性、密封性、體積可用性三個(gè)原則，據(jù)此對(duì)不同地方鹽穴、鹽礦制定相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)立項(xiàng)，預(yù)計(jì)2025年底正式推出。
保障能源安全重大戰(zhàn)略需求
在中國(guó)能建首席專家、數(shù)科集團(tuán)董事長(zhǎng)萬(wàn)明忠看來(lái)，電力是人類現(xiàn)代文明的“總開(kāi)關(guān)”，人工智能(AI)的盡頭是電力、電力的盡頭是儲(chǔ)能、儲(chǔ)能的盡頭是深地儲(chǔ)能。
楊春和則強(qiáng)調(diào)，深部?jī)?chǔ)能事關(guān)國(guó)計(jì)民生與國(guó)防安全，大幅度提高能源儲(chǔ)備能力，是保障中國(guó)能源安全的重大戰(zhàn)略需求。中國(guó)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(shí)現(xiàn)了鹽礦地下采空區(qū)的資源化利用。
團(tuán)隊(duì)研究成果既保障了中國(guó)第一座已全面投用的300兆瓦級(jí)壓氣儲(chǔ)能電站的建成，也為后續(xù)數(shù)百座鹽穴壓氣儲(chǔ)能電站建設(shè)與運(yùn)行奠定了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
中國(guó)科學(xué)院武漢巖土所油氣地下儲(chǔ)備與開(kāi)發(fā)研究中心科普展示的鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)相關(guān)原理。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝
楊春和表示，目前，創(chuàng)三項(xiàng)世界第一的鹽穴壓氣儲(chǔ)能相關(guān)技術(shù)，已全面應(yīng)用于中國(guó)在建及擬建的鹽穴壓氣儲(chǔ)能電站，包括湖北應(yīng)城、湖南衡陽(yáng)、河南平頂山、江蘇淮安、江西樟樹(shù)、云南安寧、陜西榆林、山東泰安等8省的18座鹽穴壓氣儲(chǔ)能電站，累計(jì)總功率達(dá)1950兆瓦。
他透露，作為能源儲(chǔ)備的理想地質(zhì)體，項(xiàng)目科技團(tuán)隊(duì)對(duì)鹽穴儲(chǔ)油、儲(chǔ)氣、儲(chǔ)氫、儲(chǔ)氦等領(lǐng)域也都開(kāi)展工作，相關(guān)研究和應(yīng)用已取得一系列重要進(jìn)展。(完)
責(zé)任編輯：曹子健