每經(jīng)記者 石雨昕    每經(jīng)編輯 陳旭    

近年來，隨著我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，可再生能源在能源體系中的占比逐漸增加。不過，可再生能源如太陽能和風(fēng)能具有間歇性和不確定性，對加快儲能建設(shè)提出了更高要求。

今年的政府工作報告提出要發(fā)展新型儲能，而壓縮空氣儲能技術(shù)正是當(dāng)前新型儲能技術(shù)的代表之一，并且近期也取得顯著進(jìn)展。

《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者注意到，僅4月這一個月內(nèi)，我國前后有兩個300兆瓦級壓縮空氣儲能電站成功并網(wǎng)發(fā)電——4月30日，山東泰安，肥城300兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能國家示范電站首次并網(wǎng)發(fā)電一次成功；4月9日，湖北孝感，應(yīng)城300兆瓦級壓縮空氣儲能電站示范工程成功并網(wǎng)發(fā)電。據(jù)了解，以上項目均是利用鹽穴作為儲氣庫進(jìn)行空氣壓縮儲能。

為何選擇鹽穴？壓縮空氣儲能有何優(yōu)勢？未來發(fā)展前景如何？《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者日前跟隨“走進(jìn)新國企——向新而行 智造未來”融媒體采訪團(tuán)，深入世界首座非補燃壓縮空氣儲能電站——金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目，試圖揭開鹽穴壓縮空氣儲能的神秘面紗。

金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目 每經(jīng)記者 石雨昕 攝

開發(fā)利用鹽穴可收“避隱患+儲能”雙重功效

新型儲能是指除抽水蓄能以外的儲能形式，包括電化學(xué)儲能、壓縮空氣儲能等。與傳統(tǒng)儲能相比，新型儲能以其建設(shè)周期短、選址靈活、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、響應(yīng)快速等特點，在能源電力領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力和優(yōu)勢。

近年來，隨著我國新能源發(fā)電規(guī)模持續(xù)快速增長，新型儲能進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展期。“十四五”以來，我國新增新型儲能裝機(jī)直接推動固定資產(chǎn)投資超過1000億元，有力支撐了能源電力發(fā)展，成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動能。

國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2023年底，全國已經(jīng)建成投運新型儲能項目累計裝機(jī)規(guī)模達(dá)3139萬千瓦/6687萬千瓦時，平均儲能時長2.1小時。2023年新增裝機(jī)規(guī)模約2260萬千瓦/4870萬千瓦時，較2022年底增長超過260%。

在采訪過程中，中鹽鹽穴綜合利用股份有限公司（以下簡稱中鹽鹽穴公司）相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，鹽穴壓縮空氣儲能是一種利用鹽穴儲氣的大容量物理儲能技術(shù)。在用電低谷時，利用冷態(tài)導(dǎo)熱油和壓縮空氣進(jìn)行熱交換，將高溫傳遞給導(dǎo)熱油形成高溫油罐，把空氣壓縮存儲進(jìn)地下鹽穴；用電高峰時再釋放壓縮空氣發(fā)電，從而實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷，提升電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力和新能源消納能力。

為何要選擇利用鹽穴作為儲氣庫進(jìn)行空氣壓縮儲能呢？鹽穴是利用水溶開采方式在地下較厚的鹽層采礦后形成的地下洞穴，通過專業(yè)技術(shù)造腔、巖鹽蠕變的特性使得它能夠在一定的條件下將裂隙愈合，一段時間后地下鹽穴就能成為很好的密封儲存庫。

中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司（以下簡稱中鹽金壇公司）公司技術(shù)中心學(xué)科組負(fù)責(zé)人表示，作為開采后形成的地下空腔，鹽穴是目前最合適的儲能形式之一。這些鹽穴儲存容量大，單腔可達(dá)數(shù)十萬立方米；腔體承壓高，可達(dá)十幾兆帕以上；安全可靠，密封性好，具有自修復(fù)功能。

中鹽鹽穴公司相關(guān)負(fù)責(zé)人向記者介紹，利用閑置的鹽礦儲藏天然氣，既節(jié)約了投資，又可以穩(wěn)定地質(zhì)結(jié)構(gòu)，同時也為油、氣、電等能源的儲備提供了成熟經(jīng)驗。

“鹽礦開采后形成的溶腔，如果不采取有效措施進(jìn)行治理，溶腔頂板坍塌后可能造成安全隱患，而作為鹽穴儲氣庫進(jìn)行開發(fā)利用，就可以有效避免這些隱患。”該負(fù)責(zé)人表示。

兼具容量大、壽命長和建設(shè)周期短、維護(hù)成本低的優(yōu)勢

據(jù)了解，儲能分為傳統(tǒng)儲能和新型儲能。傳統(tǒng)儲能主要包括抽水蓄能，新型儲能包括鋰離子電池、液流電池、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等。

中鹽鹽穴公司相關(guān)負(fù)責(zé)人對《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者表示，與電化學(xué)儲能相比，壓縮空氣儲能技術(shù)在長時間、大規(guī)模儲能方面有顯著優(yōu)勢。“常規(guī)電池儲能通常不超過4小時，而鹽穴壓縮空氣儲能可擴(kuò)展至6~8小時乃至更久，其核心在于鹽穴有足夠大的腔體體積以此實現(xiàn)長時間、大規(guī)模儲能。”

據(jù)介紹，目前公司的一期工程儲能容量300兆瓦時，一個儲能周期（8個小時）可存儲電量30萬千瓦時，可供6萬居民一天的用電，年發(fā)電量約1億千瓦時。

中國科學(xué)院工程熱物理研究所所長陳海生表示，隨著可再生能源在整個能源體系當(dāng)中的比例逐步增加，對壓縮空氣儲能這種超過4小時甚至達(dá)到10小時規(guī)模級別的長時儲能需求將大幅增加。

作為新型儲能的代表，鹽穴壓縮空氣儲能不僅在容量、壽命、安全環(huán)保、度電成本等方面可媲美抽水蓄能，而且選址比抽水蓄能更為靈活，建設(shè)周期也遠(yuǎn)低于抽水蓄能。

中鹽鹽穴公司相關(guān)負(fù)責(zé)人接受《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者采訪時表示，總體而言我國鹽穴資源非常豐富，江蘇、湖北、陜西、四川、重慶、云南、河南、山東等地都有井礦鹽資源。根據(jù)井礦鹽的開采量，預(yù)計每年形成的地下空間有1000萬立方米。

“理論上，只要有地下鹽穴都可以，實際要根據(jù)不同地質(zhì)條件來研判。即便如此，相比于水電站建設(shè)選址要求而言，利用鹽穴壓縮空氣儲能選址更加靈活，地理限制更小。”中鹽鹽穴公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

據(jù)統(tǒng)計，我國符合使用條件的鹽穴資源約有2000多個，目前大部分處于閑置狀態(tài)，只有少量用于儲存天然氣和壓縮空氣儲能發(fā)電，開發(fā)潛力巨大，如果規(guī)模化應(yīng)用將有力促進(jìn)我國新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建。

中鹽鹽穴公司相關(guān)負(fù)責(zé)人對《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者表示，與抽水蓄能電站建設(shè)周期通常為6至8年相比，鹽穴壓縮空氣儲能項目建設(shè)周期一般為1.5至2年，同時建設(shè)和維護(hù)成本相對也更低，可節(jié)省大量土地資源和資金投入，降低能源使用成本。

據(jù)了解，建造地下鹽穴儲庫的單位投資僅為建造相同容積地面儲氣罐投資的30%左右。地下鹽穴儲庫在運行過程中的維護(hù)成本也比地面儲罐維護(hù)成本低很多。1000萬立方米的地下鹽穴儲氣庫相當(dāng)于100個10萬立方米的標(biāo)準(zhǔn)儲罐，相應(yīng)庫容的地面儲罐占地面積3300畝左右，而鹽穴庫占地僅400畝左右，可節(jié)省大量土地資源。

“全壽命周期計算下，鹽穴壓縮空氣儲能度電成本可達(dá)到幾毛錢，甚至低于電池儲能成本。”中鹽鹽穴公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

“現(xiàn)在鹽穴壓縮空氣儲能每千瓦的造價跟抽水蓄能差別不大，但考慮到時間尺度和規(guī)模效應(yīng)，時間越長，規(guī)模越大，單位成本越低。此外，隨著技術(shù)成熟和規(guī)模化應(yīng)用，單位成本可降至更低水平，成本優(yōu)勢將進(jìn)一步凸顯。”

中鹽鹽穴技術(shù)研發(fā)中心的工作人員正操作實驗設(shè)備 每經(jīng)記者 石雨昕 攝

探索新型儲能價格形成機(jī)制將促進(jìn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展

“目前真正實現(xiàn)儲能產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)不多，大部分還是聚焦于儲氣庫和壓縮空氣儲能，還處于建設(shè)期或籌備期。”中鹽鹽穴公司相關(guān)項目負(fù)責(zé)人表示，難題主要集中在電-電轉(zhuǎn)換效率和商業(yè)經(jīng)濟(jì)性比如投資成本、收益模式等問題上。

據(jù)了解，能源轉(zhuǎn)化過程中會有一定的損耗，目前金壇鹽穴壓縮空氣項目供電達(dá)到了62.38%的實際轉(zhuǎn)換效率，高于60%的設(shè)計預(yù)期。

為推動壓縮空氣儲能發(fā)展，2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，將百兆瓦級壓縮空氣儲能技術(shù)列入“十四五”時期新型儲能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點方向之一。

“過去三年新立項了很多壓縮空氣儲能項目。”記者了解到，隨著裝機(jī)規(guī)模和首臺套裝備技術(shù)的突破，除了成本會降低以外，效率也會進(jìn)一步提升。

除了技術(shù)，在業(yè)界看來，制約壓縮空氣儲能大規(guī)模應(yīng)用的因素之一還是項目的經(jīng)濟(jì)性。記者注意到，目前我國新型儲能市場尚未形成穩(wěn)定的收益模式，盈利水平低、難以形成合理的成本疏導(dǎo)機(jī)制是困擾新型儲能發(fā)展的難題。

記者了解到，作為國內(nèi)首個大型壓縮空氣儲能電站，2018年項目開始建設(shè)的時候，除了技術(shù)難題，更面臨電站建設(shè)和運維沒有標(biāo)準(zhǔn)可依、調(diào)試無經(jīng)驗可循、運營機(jī)制和價格政策缺乏等一系列巨大挑戰(zhàn)。

中鹽鹽穴公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，一方面希望通過中鹽金壇項目促成壓縮空氣儲能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立；另一方面，在探索壓縮空氣儲能價格運行機(jī)制和商業(yè)運行模式的同時，也希望通過項目實施帶動相關(guān)制造業(yè)的發(fā)展。

據(jù)了解，抽水蓄能電站電價機(jī)制為兩部制電價機(jī)制，可以分為電量電價和容量電價。“目前金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站定價機(jī)制就是參照了抽水蓄能的兩部制電價機(jī)制。”上述負(fù)責(zé)人說。

記者注意到，2023年，國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于抽水蓄能電站容量電價及有關(guān)事項的通知》，公布了核定在運及2025年底前擬投運的48座抽水蓄能電站容量電價。

上述負(fù)責(zé)人表示，抽水蓄能定價策略采用的是靈活且精準(zhǔn)的“一廠一策”策略。由于每個電站項目有區(qū)域位置、地質(zhì)條件及投資規(guī)模等多方面不同，各電站的投資成本、預(yù)期回報周期及盈利能力存在顯著差異，因此定制個性化的電價計算方式有助于確保電價既能反映項目的真實成本，又能兼顧投資者的合理收益預(yù)期。“鹽穴壓縮空氣儲能項目也是如此，不同電站投資成本、盈利能力等具有較大差異，因此對電站而言，兩部制電價是比較友好的。”

盡管壓縮空氣儲能目前還處于產(chǎn)業(yè)化初期，但由于其產(chǎn)業(yè)鏈長、覆蓋廣，根據(jù)行業(yè)內(nèi)的估算，未來有望帶動上下游產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到千億級。

中鹽鹽穴公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，目前中鹽金壇項目核心設(shè)備實現(xiàn)了100%國產(chǎn)化，不僅解決了多項關(guān)鍵技術(shù)難題，搭建好了設(shè)備研發(fā)平臺，還帶動相關(guān)制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，比如項目采用的壓縮空氣儲能系統(tǒng)和大型離心壓縮機(jī)均為國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)生產(chǎn)。

封面圖片來源：每經(jīng)記石雨昕攝