鹽穴非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能系統(tǒng)
鹽穴非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能系統(tǒng)屬于壓縮空氣儲能(compressed air energy storage，CAES)，壓縮空氣儲能對地理?xiàng)l件無特殊要求，建造成本和響應(yīng)速度與抽水蓄能電站相當(dāng)，使用壽命長，儲能容量大，是一種具有推廣應(yīng)用前景的大規(guī)模儲能技術(shù)。 國外已有兩座大型CAES電站分別在美國和德國投入商業(yè)運(yùn)行，多座電站正在建設(shè)之中。此外，多家研究機(jī)構(gòu)及公司開展了該方面的研究，提出了許多創(chuàng)新性的CAES系統(tǒng)技術(shù)方案。
德國Huntorf CAES電站(左)和美國McIntosh CAES電站(右)
壓縮空氣儲能系統(tǒng) 可利用低谷電、棄風(fēng)電、棄光電等對空氣進(jìn)行壓縮，并將高壓空氣密封在地下鹽穴、地下礦洞、過期油氣井或新建儲氣室中 ，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期釋放壓縮空氣推動透平機(jī)（氣輪機(jī)、渦輪機(jī)等）發(fā)電 。按照運(yùn)行原理，壓縮空氣儲能系統(tǒng)可以分為補(bǔ)燃式和非補(bǔ)燃式兩類。
補(bǔ)燃式CAES需要借助燃料的補(bǔ)燃，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的循環(huán)運(yùn)行。儲能時(shí)，電機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)將空氣壓縮至高壓并存儲在儲氣室中;釋能時(shí)，儲氣室中的高壓空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)，在燃燒室中與燃料混合燃燒，驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)做功，從而帶動發(fā)電機(jī)對外輸出電能。 補(bǔ)燃式CAES由于采用燃料補(bǔ)燃，存在污染排放問題，同時(shí)存在對天然氣等燃料的依賴。
補(bǔ)燃式CAES示意圖
非補(bǔ)燃式CAES基于常規(guī)的補(bǔ)燃式CAES發(fā)展而來，通過采用回?zé)峒夹g(shù)，將儲能時(shí)壓縮過程中所產(chǎn)生的壓縮熱收集并存儲，待系統(tǒng)釋能時(shí)加熱進(jìn)入透平的高壓空氣 。非補(bǔ)燃式CAES不僅消除了對燃料的依賴，實(shí)現(xiàn)了有害氣體零排放，同時(shí)還可以利用壓縮熱和透平的低溫排氣對外供暖和供冷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冷熱電三聯(lián)供，實(shí)現(xiàn)了能量的綜合利用，系統(tǒng)綜合效率較高。鑒于非補(bǔ)燃式CAES在環(huán)保、能量綜合利用等方面的優(yōu)勢，目前已成為CAES的主流研究方向。
非補(bǔ)燃式CAES示意圖
壓縮空氣儲能電站效果圖
金壇鹽礦被譽(yù)為中國東部地區(qū)綜合指標(biāo)最佳的“江南第一礦” ，具有鹽礦腔體深度適中、抗壓強(qiáng)大、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，用于氣體存儲具有安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、環(huán)境友好的優(yōu)勢。我國首個(gè)鹽穴壓縮空氣儲能國家示范項(xiàng)目落戶金壇，能夠進(jìn)一步放大金壇鹽穴資源優(yōu)勢，彰顯國家項(xiàng)目示范效應(yīng)，提升金壇能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平，推動金壇區(qū)能源產(chǎn)業(yè)布局邁上新臺階。
據(jù)悉該項(xiàng)目于2017年5月27日獲國家能源局批復(fù)。當(dāng)月，中鹽金壇公司 成立盧強(qiáng)院士工作站，次月成立“清華大學(xué)—中鹽金壇壓縮空氣儲能技術(shù)聯(lián)合研究中心”，2017年底組建了以清華大學(xué)梅生偉教授為項(xiàng)目首席科學(xué)家的技術(shù)專家團(tuán)隊(duì)，協(xié)力推進(jìn)鹽穴壓縮空氣儲能國家示范項(xiàng)目。2018年10月取得當(dāng)?shù)卣ㄔO(shè)許可，目前已注冊成立項(xiàng)目公司。
該項(xiàng)目將創(chuàng)建具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的壓縮空氣儲能技術(shù)體系，推動儲能產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新水平的提升，引領(lǐng)智能電網(wǎng)向低碳、綠色的方向建設(shè)與發(fā)展，促進(jìn)我國能源結(jié)構(gòu)的清潔化轉(zhuǎn)型，有力支撐當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的調(diào)峰需求，促進(jìn)電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)營，緩解峰谷差造成的電力供應(yīng)緊張局面。同時(shí)，鹽穴壓縮空氣儲能以鹽穴作為新的儲能載體，不僅是消除工業(yè)鹽穴地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)最有效、最經(jīng)濟(jì)的手段之一，也是鹽行業(yè)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)展的良機(jī)。我國擁有豐富的鹽穴資源，鹽穴儲能未來在我國具有廣闊的應(yīng)用前景。該項(xiàng)目建成后在規(guī)模和效率上都將樹立樣板和典范，具有很強(qiáng)的示范意義。
