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很多人从小就听过一句话,电这东西,发出来就要马上用,存不住。电池能存,但容量有限,存不了海量的电;抽水蓄能算是成熟方案,可必须找到高低落差合适的山水,不是哪里都能建。正是因为这个固有认知,当国内把富余的电力,转化成高压空气,压进地下一千米深处的盐穴存放,不少西方能源行业从业者,把这项工程形容成“反人类工程”。这里先说明白,这个说法不是说它有害、违背伦理,只是它跳出了过去全球能源圈默认的思路,足够反常识,超出了很多人以往对储能的想象,传到国内之后,就被大家记住了这个略带调侃的称呼。
很多读者会好奇,我们为什么要费这么大功夫,非要把电藏到地下千米岩层里面?核心原因就是风光发电天生不稳定。光伏只有白天出力,中午阳光最强的时候,发电量经常超出当地电网当下能承载、输送的上限;风电更是看天气,一阵大风刮过,大量电能瞬间涌进电网,如果没有地方收纳,就只能被迫弃电,白白浪费掉这些清洁电力。等到傍晚大家回家开灯、做饭、开空调,用电高峰到来,光伏停了,风又可能变小,电网又会面临供电压力。过去很长一段时间,这个矛盾很难解决。锂电池适合短时间快速调节,但做大容量、长时间存储,成本居高不下,还有老化、热失控、回收处理等现实难题;抽水蓄能选址门槛太高,适合建设的点位越来越少,很难跟上国内新能源快速扩张的节奏。
就在这样的背景下,盐穴压缩空气储能走进了现实。简单来讲,地下千米的盐穴,原本是早年开采食盐之后留下的巨大空腔。盐岩本身有一个很特殊的属性,质地有塑性,出现细微裂缝之后能够慢慢自我愈合,密封性很强,用来存放高压空气再合适不过,是天然的巨型储气容器,不用从零开始大规模开挖,算是把废弃矿洞盘活再利用,减少额外资源消耗 。国内最早实现突破的标志性项目,就是江苏金坛盐穴压缩空气储能电站,也是全世界第一座实现并网运行的非补燃压缩空气储能电站,储气空间就在地下接近一千米的位置,容积差不多相当于一百零五个标准奥运泳池,一次存下三十万度电,足够六万普通居民一天使用 。之后山东肥城、湖北应城,还有金坛二期等一批大型项目陆续落地,技术持续迭代,装机规模越做越大。
它整套工作流程,用大白话讲并不复杂。电网用电低谷,同时风光电力富余的时候,多余的电用来驱动大型压缩机,源源不断把常压空气加压,顺着深井管道送到地下盐穴。空气被强力压缩的时候,会产生大量高温,国外早期建成的老式压缩空气储能电站,大多是补燃路线,发电的时候要烧天然气加热空气,不仅有碳排放,整体转换效率偏低。国内研发团队走了一条不一样的路,也就是非补燃路线,专门配套储热装置,把压缩过程产生的热量完整收集保存起来,不随便放走。等到用电高峰来临,打开阀门,地下高压空气释放,再用上之前存好的热量加热空气,推动膨胀机转动,带动发电机重新发出电能,送回电网,整个发电环节不需要燃烧化石燃料,全程零碳排放,系统转换效率稳定在接近七成,远远高于国外早期的同类电站 。
拿山东肥城这座三百兆瓦示范电站举例,充满一次大约需要八个小时,释放电能可以持续六个小时,一年发电量大约六亿度,稳定供给二十多万户居民用电。它设计使用寿命长达三十年,核心设备全部实现国产化,压缩机、膨胀机、换热器这些关键部件,都由国内团队自主研发制造,不再需要依赖海外进口设备和技术。而正在推进的金坛二期项目,总装机达到七百兆瓦,是目前全球规模最大的盐穴压缩空气储能项目,一次储能可达两百八十万度,能够满足大约六十万户家庭一年用电,每年可以节约二十七万吨标准煤,减少五十二万吨二氧化碳排放,对于长三角地区稳住电网、消纳风光电,有着实实在在的作用 。
不少人会担心,在地下一千米存放高压空气,会不会有安全隐患?这也是很多国外同行最初质疑这项工程的地方。盐穴经过多年开采和长期稳定性监测,本身结构稳定,加上整套系统有层层压力监测、泄压保护装置,运行过程可控。储存介质就是普通空气,不像锂电池,不存在起火爆炸的风险,就算出现少量气体释放,也不会产生有毒有害物质。对比其他储能方式,它的安全性是一个突出优势。同时它占用的主要空间藏在地底,地面只需要布置压缩机、储热罐、发电机组,不会大面积占用珍贵的平地资源,在东部土地紧张的省份,这个优势更加突出。
当然,我们不能只讲优点,这项技术同样有短板,客观看待才不会失真。首先,最理想的储气载体是盐穴,但是符合地质标准、密封性达标、能够用来储能的废弃盐矿并不是随处都有,国内资源集中在江苏、山东、湖北少数区域。为了打破这个限制,国内科研团队也在尝试新方向,利用废弃矿井、硬岩人工硐室打造储气空间,只是人工开挖硐室,建设成本会明显更高。其次,它并不适合小型场景,更偏向大型电网级别的长时储能,不像电池,可以灵活分散布置在小区、厂房。另外,它的响应速度比不上电化学储能,锂电池可以做到毫秒级快速出力,应对电网瞬间波动;压缩空气储能从启动到满负荷输出,通常需要几分钟,所以两者不是竞争关系,而是互补。电网里,锂电池负责快速调频应急,盐穴压缩空气储能负责长时间、大容量存电,搭配在一起,整个电网才会更稳 。
放到普通人的生活里,这项工程看着遥远,其实和我们每一个人的电费、用电体验息息相关。当大量不稳定的风电光伏可以顺利存起来,不再白白浪费,清洁能源的占比持续提升,长期下来能够减少火电的使用,降低整体供电成本,减少停电、限电的概率。尤其是夏天高温、冬天寒潮,用电负荷冲到顶峰的时候,这些藏在地下的“电力银行”可以平稳释放电力,分担电网压力。同时,它也给国内能源安全增加一层缓冲,减少对进口化石能源的依赖,在能源转型这条路上,是非常关键的一块拼图。
过去几十年,全球储能赛道里面,抽水蓄能长期占据主流,压缩空气储能一直停留在小众试验项目。西方不是没有研究,只是很多方案走了补燃老路,经济性、环保性都不够理想,商业化推进速度很慢。当国内接连把大型非补燃项目落地,并且形成完整产业链,国外很多能源机构才意识到,储能还有这样一条可行的新路。那句“反人类工程”,本质上是惊叹,惊叹我们敢把废弃盐矿改造成巨型储能仓库,惊叹我们跳出前人的固有框架,啃下长时储能这块硬骨头。它不是什么天马行空的科幻工程,是一步一步经过理论验算、小型试验、示范并网,慢慢走向商业化落地的实体基建。
现在国内已经把压缩空气储能纳入新型储能重点示范方向,一大批项目陆续立项开工,除盐穴路线之外,人工硐室储能也在多地试点。随着装机规模扩大,设备量产之后,单位造价还会持续往下走,全生命周期的度电成本,有望进一步降低,未来会有更多地区用上这种地下储能。长远来看,储能就是新能源体系的蓄水池,没有足够规模的蓄水池,风电光伏规模再大,也很难成为供电主力。盐穴压缩空气储能,就是蓄水池里面很重要的一种。
很多人会问,既然有这么多储能路线,未来哪一种会成为主流?行业内部普遍的看法是,不会出现单一技术一统天下。抽水蓄能依旧是体量最大的长时储能;锂电池负责短时快速调节;盐穴压缩空气储能、重力储能、液流电池各自找准适合自己的场景,一起组成多层次的储能网络。不同技术各有优劣,互相搭配,才能搭建起稳定、低碳、自主可控的新型电力系统。
能源转型这件事,从来都不是一蹴而就,需要一个又一个扎实的工程、一次又一次技术迭代。千米地下的盐穴,从过去采盐留下的空洞,变成守护电网稳定的空气充电宝,本身就是资源循环利用和科技创新结合的典型例子。它也让我们看到,很多被认为“不可能”的事情,只要找对思路,稳扎稳打,最终都能落地成真。
那么,你觉得这种藏在地下的空气储能,未来能不能大范围普及?如果老家附近建设这类储能电站,你是否看好它的发展?欢迎在评论区留下你的看法,点赞关注,后续继续给大家分享国内能源基建的新鲜动态。
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