近年来，江苏省新能源装机发展迅猛，调峰需求不断增加。金坛盐穴压缩空气储能电站逐渐从一个示范性、试验性项目，成长为高峰时段顶得上、靠得住的新型储能标杆，有力支撑了当地电网调节能力提升，促进新能源电力消纳。
压缩空气储能具有存储容量大、使用寿命长、技术可靠、清洁环保等优点，具备调峰、调频、旋转备用和黑启动等功能。作为全国首个正式投入商业运营的压缩空气储能电站，金坛盐穴压缩空气储能电站结合当地资源禀赋，利用地下盐穴解决了大容量、高参数压缩空气存储难题。
近年来，江苏省新能源装机发展迅猛，调峰需求不断增加。金坛盐穴压缩空气储能电站逐渐从一个示范性、试验性项目，成长为高峰时段顶得上、靠得住的新型储能标杆，有力支撑了当地电网调节能力提升，促进新能源电力消纳。
中国华能集团负责金坛盐穴压缩空气储能电站的建设、调试、运维和经营工作。华能江苏公司基于这一国家示范项目，在知识产权、人才培养、核心技术等方面不断积累优势。当前金坛盐穴压缩空气储能电站二期项目建设有序推进，后续华能江苏公司将依托二期项目建设工作，继续产出高质量、健全的标准，保障压缩空气储能行业健康、快速发展，为国内压缩空气储能项目保驾护航，实现压缩空气技术不断创新发展。
储能布局因地制宜
江苏省新能源装机增量大，增速快，调峰需求大。截至本月，全省新能源发电装机规模已达8252万千瓦，约占总装机规模的42%，成为全省发电装机的第一大电源，且新能源装机从7000万增长到8000万千瓦用时不到6个月。如何通过储能系统保障电力供应与消耗之间动态平衡，提升电网调节能力和新能源消纳能力，是江苏省要面对的问题。
华能金坛公司工程负责人贾红金在接受《中国能源报》记者采访时表示，当前电化学储能和抽水蓄能虽然是主流，但也各有利弊。“电化学储能的容量有限，同时电池使用寿命较短，淘汰下来的电池处理也是难题。而抽水蓄能虽然容量大，但建设周期较长，同时对位置的要求比较苛刻，在多山、地势落差大的地方分布较多。江苏、河南和山东等平原地带开发抽水蓄能潜力有限，但这也为探索压缩空气储能发展提供了空间。”
盐矿开发是江苏省常州市金坛区的重要产业之一，而开发形成的盐穴正是用作储存压缩空气的良好容器。贾红金介绍，在用电低谷时，压缩空气储能电站利用电能将常压空气进行高度压缩，并储存在地下盐穴中，同时将压缩过程中产生的热量回收存储在储热系统中，在用电高峰期再将压缩空气从盐穴中释放，并利用存储的热量来加热压缩空气，高温高压的空气在空气透平膨胀机中利用压力释放时产生的能量进行发电。
据了解，金坛盐穴压缩空气储能电站于2022年投产，可为电网提供约±6万千瓦调峰能力。近两年用电高峰时期，机组最长连续调峰运行62天，有时甚至在单日内实现“多储多发”。截至记者发稿，电站共计已完成压缩491次，发电511次，累计提供调峰电量约3.2亿度。
势能、热能高效利用
作为全国首个正式投入商业运营的压缩空气储能电站，金坛盐穴压缩空气储能电站在国内首次利用地下盐穴解决了大容量、高参数压缩空气存储难题。华能金坛公司生产负责人庞里波表示，金坛盐盆埋藏于地下800—1300米，盐层厚度约250米。开采利用管道触及盐层并注水溶解，最后在地下形成盐穴，盐穴中需存水保压，以维持安全。“而盐穴具有良好的气密性和承压能力，可以变废为宝，用作压缩空气储存。”庞里波指出，项目对盐穴开发利用属于一举多得，既可以存气，又可以保压维持安全，还减少了水资源的浪费。同时，压缩空气的压力变化仅有约2兆帕，对地质的影响也几乎可以忽略不计。
在空气被压缩的过程中，不仅会产生空气的压力势能，也会产生热能。庞里波表示，如果不能高效利用压缩空气产生的热量，就会造成能量损失，导致项目储能效率降低。
热能的储用也是困扰国内外多个压缩空气储能项目的问题。“主流解决方案是建设补燃式压缩空气储能电站，相当于在储能项目中配备了一个小型火电机组，通过化石燃料的燃烧，补充压缩空气过程中损失的热量，但这样就会带来排放问题。”庞里波介绍，在清华大学前期研究和试验的基础上，华能江苏公司携手中盐金坛盐化公司，三方共同探索出一条全球首创的“非补燃”工程技术路径，将压力势能和温度热能解耦，在换热区将热能传导至导热油，储存在储热区。用电高峰时，热能会通过换热系统加热被释放的压缩空气，带动机组发电。依托“非补燃”技术，电站全年可节省标准煤约4万吨，减少二氧化碳排放超15万吨。
产业链逐步完善
今年以来，位于山东和湖北的压缩空气储能电站并网发电，黑龙江相关项目开始设备采购。我国压缩空气储能市场实现新突破的背后，是相关产业链和标准的不断完善。
金坛盐穴压缩空气储能电站投产后，由于设备需要频繁启停，相关进口零件更换频率高。受成本高、供货周期长的影响，国产化零件替代势在必行。通过运维团队和国内设备厂家的共同探索，零件不但实现国产化，性能、成本和供货周期也优于进口零件。目前，项目核心设备已实现100%国产化，可靠性和经济性同步提升。
华能江苏公司立足于国家试验示范项目的建设过程，将项目实施过程中的先进技术、经验、方法和管理方案转化成标准，充分发挥金坛盐穴的国家级示范项目的引领作用，牵头组织相关制造厂商、科研院所等多家单位，共同创建压缩空气储能的标准体系。压缩空气储能电站的设计、基础通用、运行维护等领域急需的标准相继发布。
标准体系的建立，规范了压缩空气储能发电系统的系统技术参数，推动了压缩空气储能行业的规范化发展，标志着华能江苏公司在压缩空气储能领域相关技术积累处于领先水平，对中国华能提升压缩空气储能领域话语权有着重要意义。华能江苏公司正推动标准化工作与科技创新工作互相促进，后续将依托金坛二期项目的建设工作，继续产出高质量、健全的标准，保障压缩空气储能行业健康、快速发展，为国内压缩空气储能项目保驾护航，实现压缩空气技术不断创新发展。
此外，近年来，华能江苏公司还培养了一批兼具科技创新和工程实践经验的压缩空气储能专业人才，完成了国内首批压缩空气储能电站值长的取证工作。集团在压缩空气储能高层次专业人才的储备，也是金坛二期项目顺利建设的重要保障。
文丨本报记者 杨沐岩
