鹽穴里的“能量銀行”

蘇更林

據報道，江蘇金壇鹽穴非補燃壓縮空氣儲能電站并網成功，標志著我國以空氣為載體的新型“能量銀行”建設取得重大突破。細讀這則消息，壓縮空氣、鹽穴、非補燃、儲能電站，這一連串生疏字眼的含義是什么？它們與“能量銀行”又有何干？

誰是“能量銀行”的主角

既然是“能量銀行”，自然就有存取之說。不過，這家“銀行”的能量存取并不自由，在存能時只吸收低谷電、棄風電、棄光電等不易儲藏的電能；在取能時則是限時進行，比如到了用電高峰時才能把電能取出來。

有意思的是，該“能量銀行”的主角竟然是再普通不過的空氣。離開了空氣，這家“能量銀行”就不能運轉了。這是怎么回事呢？

空氣本身是不能發電的。不過，我們可以借助空氣的儲能作用來支撐“能量銀行”的運轉。空氣的儲能作用是通過高度壓縮的空氣形式來實現的。這種高度壓縮的空氣甚至可以達到100多個大氣壓。

空氣儲能的全稱叫壓縮空氣儲能（英文縮寫為CAES）。CAES是一種物理儲能方式，空氣在整個過程中只存在溫度、壓強等物理變化，而不會發生化學變化。

從能量轉換的角度來看，利用低谷電或棄風電、棄光電的能量把空氣壓縮至高壓狀態，從而把電能轉化為空氣分子的勢能而存儲起來；在用電高峰時段用高壓空氣驅動渦輪機進行發電，再把高壓空氣分子的勢能轉化為電能。

為何要住礦鹽的“屋子”

在鹽穴里建“能量銀行”，無疑是一件新鮮事。所謂鹽穴，說白了就是礦鹽住過的“屋子”。位于江蘇省常州市的金壇鹽盆，是我國東部地區的一個大型鹽礦，總面積達60.5平方千米，氯化鈉平均含量85%，埋藏深度在808～1236米。當這些礦鹽被開采出來之后，就會騰出來大量的鹽穴。這些鹽穴深度適中、頂底板厚度大、抗壓能力強、分布穩定、封閉性好，是一種極其寶貴的不可再生資源，值得大力開發。

被譽為“亞洲鹽穴儲氣第一庫”的儲氣庫率先在金壇建成，最高儲氣壓力可達21兆帕。據估算，一個20萬立方米的標準鹽穴可以儲備3000萬～4000萬立方米的氣體。

金壇鹽穴用于存儲氣體具有安全可靠、經濟實用、符合環境生態要求的優勢。經過專家反復論證，金壇鹽穴能夠滿足壓縮空氣儲能系統的儲氣技術要求。在金壇建設的鹽穴非補燃壓縮空氣儲能電站，已經被列為國家級示范項目，并且是世界上容量最大的零排放電站。

什么叫“非補燃”

利用金壇地下鹽穴資源優勢，采用清華大學“非補燃壓縮空氣儲能”技術，是實現壓縮空氣儲能技術突破的關鍵。該技術的最大亮點就是“非補燃”，即系統不需要天然氣補燃，因此可以實現零碳排放。

根據壓縮空氣儲能系統運行原理的不同，壓縮空氣儲能可以分為補燃式和非補燃式兩類。

所謂補燃式，是指系統在運行時需要利用化石燃料的燃燒來進行補熱。既然有化石燃料的燃燒，就會有污染物的排放。據悉，德國1978年投入商業運行的Huntorf儲能電站和美國1991年投入商業運行的McIntosh儲能電站，都是采用天然氣進行補燃，因此存在燃料依賴和污染排放等問題。

所謂非補燃式，是指采用熱壓分儲方式將壓縮過程產生的壓縮熱存儲在蓄熱罐中，在用電高峰時再用壓縮熱對空氣進行回饋加熱，這樣既可以提高系統的整體效率，又可以實現整個儲能過程無燃燒和零碳排放的目標。我國首創的“非補燃”系統，是一個技術含量更高的系統工程，可將電能轉換效率提升至60%以上，因此是一種清潔高效的大規模物理儲能技術。

“能量銀行”能干什么

“能量銀行”的首要任務就是用于電網的“削峰填谷”，這可以借助空氣介質通過電能的“存入”和“支取”來實現。并且，該“能量銀行”還能夠為電網“調頻穩壓”，以提高電網的供電質量。

壓縮空氣儲能作為一種僅次于抽水蓄能的第二大電力儲能技術，具有容量大、壽命長、費用低、響應快、效率高、污染少等優勢。金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目的投運將有效提高電網的調節能力和對風電和太陽能等新能源的消納能力，是實現“碳達峰、碳中和”目標的關鍵技術。