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废弃盐穴变身“空气充电宝”,储能有了新思路
文章来源:永阜康科技 更新时间:2023/9/25 10:42:00
     百姓开门七件事,柴米油盐酱醋茶,盐之重要,可见一斑。近日,受日本福岛核事故污染水排海影响,人们对盐更加重视。其实,我国海盐消费占比不大,岩盐资源更值得关注。资料显示,仅河南叶县一地的岩盐储量就高达3300亿吨,可供全国人民吃3.3万年。然而岩盐的价值远不止于此,盐矿采空后留下的盐穴,也是一笔巨大的绿色财富。

  盐穴是盐矿开采后的废弃矿洞,通常位于地下近千米,容积可达数十万立方米,且穴壁结实,耐得住高压。即便腔体产生裂缝,天然矿盐遇水融化再凝固后,裂缝很快就会自愈,这使得盐穴具备良好密闭性和自愈性。以往盐矿采空后,常规处理方式是对老井进行注水封堵,防止发生地面塌陷等事故,未能实现综合利用。

  在“双碳”目标下,新能源装机快速增长对储能需求大幅提升。其中,压缩空气储能是一种较为成熟的技术。这种“空气充电宝”的原理并不复杂,当电力过剩时,将空气压缩储存到足够大的腔体里,可将电能转化为压缩空气势能。当需要用电时,高压空气经过加热,进入膨胀机变成常压空气,在此过程中带动发电机发电,空气压缩势能即可转化成电能输出。

  压缩空气储能的功率造价、容量造价、系统综合转换效率与抽水蓄能相比不相上下。但压缩空气储能选址比抽水蓄能更为灵活,建设周期远低于抽水蓄能,同时不存在移民搬迁及生态环境影响等问题。与电化学储能相比,压缩空气储能的单位容量造价低,且不存在资源开发瓶颈、循环寿命上限、安全环保风险等问题。大规模压缩空气储能技术是实现电网削峰填谷,解决新能源并网消纳问题的有效手段,是多元化储能体系的重要补充。

  盐穴因上述天然优势特性,成为储存压缩空气腔体的首选。盐穴储气具有建设成本低、占地面积小、建设周期短、技术成熟、密封性好、系统寿命长、安全稳定等优点,可满足大规模先进绝热压缩空气储能的储气技术需求。随着山东泰安肥城、江苏常州金坛压缩空气储能电站等一批示范项目建设投运,废弃盐穴成了不可多得的宝贝。据统计,我国地下盐矿储量超万亿吨,盐穴资源主要分布在西北、华北、华东等新能源资源丰富区或负荷密集区。目前这些盐穴大多处于闲置状态,若能得到有效利用,将成为构筑新型电力系统的有生力量。

  为推动压缩空气储能发展,2022年3月,国家发展改革委、国家能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》,将百兆瓦级压缩空气储能技术列入“十四五”时期新型储能核心技术装备攻关重点方向之一。政策利好下,不断有企业入局压缩空气储能项目。截至2022年底,剔除已投运项目,备案项目规模远超已投运项目规模,参与企业包括中国能建、中储国能、中国电建、国家能源集团、国家电投、中国华能等。其中,中国能建计划在湖北、山东、辽宁、甘肃、青海等多地布局上百座压缩空气储能电站,远期规划上千座。有机构预测,压缩空气储能有望形成千亿元级市场规模。

  目前压缩空气储能仍存在诸多问题,其中最重要的是地理条件约束。建造压缩空气系统需要特殊的地理条件用作大型储气室,如盐穴、高气密性岩石洞穴、废弃矿井等。但盐穴地质构造特殊,仅存在于少数地区,适用于压缩空气储能的废弃或天然地下盐穴资源有限,选址较难符合实际需求;地面高压储罐则会占用地上面积,且造价高昂。这些限制成为影响压缩空气储能推广的重要因素。

  推动人工硐室储气技术走向成熟,将极大拓宽压缩空气储能市场空间。基于人工硐室储气的压缩空气储能项目,可在选址上摆脱对盐穴的依赖,同时还具有压力上限更高、波动可利用范围更大、系统转换效率更高、埋深更浅、易于检修等优点。有利于结合我国能源禀赋,使大规模储能与风光资源形成有效联动。2022年12月,辽宁朝阳、甘肃酒泉两个300兆瓦压缩空气储能电站示范项目开工,破解了压缩空气储能受地理条件制约的世界性难题,在压缩空气储能规模化推广、地下空间高效利用等方面具有重大示范意义。

  经济性是压缩空气储能商业化发展的基础。当前,在储能技术装备研发和应用示范、电力市场建设和储能价格机制等方面,还缺乏更明确的政策支持与相关标准体系,制约了我国压缩空气储能规模化开发建设。在压缩空气储能电站相关电价政策仍不明确的情况下,可争取与抽水蓄能电站类似的两部制电价,通过容量电价和电量电价实现盈利。



 
 
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