近年來，江蘇省新能源裝機(jī)發(fā)展迅猛，調(diào)峰需求不斷增加。金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站逐漸從一個示范性、試驗性項目，成長為高峰時段頂?shù)蒙稀⒖康米〉男滦蛢δ軜?biāo)桿，有力支撐了當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)調(diào)節(jié)能力提升，促進(jìn)新能源電力消納。
壓縮空氣儲能具有存儲容量大、使用壽命長、技術(shù)可靠、清潔環(huán)保等優(yōu)點，具備調(diào)峰、調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用和黑啟動等功能。作為全國首個正式投入商業(yè)運(yùn)營的壓縮空氣儲能電站，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源稟賦，利用地下鹽穴解決了大容量、高參數(shù)壓縮空氣存儲難題。
近年來，江蘇省新能源裝機(jī)發(fā)展迅猛，調(diào)峰需求不斷增加。金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站逐漸從一個示范性、試驗性項目，成長為高峰時段頂?shù)蒙?、靠得住的新型儲能?biāo)桿，有力支撐了當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)調(diào)節(jié)能力提升，促進(jìn)新能源電力消納。
中國華能集團(tuán)負(fù)責(zé)金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站的建設(shè)、調(diào)試、運(yùn)維和經(jīng)營工作。華能江蘇公司基于這一國家示范項目，在知識產(chǎn)權(quán)、人才培養(yǎng)、核心技術(shù)等方面不斷積累優(yōu)勢。當(dāng)前金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站二期項目建設(shè)有序推進(jìn)，后續(xù)華能江蘇公司將依托二期項目建設(shè)工作，繼續(xù)產(chǎn)出高質(zhì)量、健全的標(biāo)準(zhǔn)，保障壓縮空氣儲能行業(yè)健康、快速發(fā)展，為國內(nèi)壓縮空氣儲能項目保駕護(hù)航，實現(xiàn)壓縮空氣技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展。
儲能布局因地制宜
江蘇省新能源裝機(jī)增量大，增速快，調(diào)峰需求大。截至本月，全省新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模已達(dá)8252萬千瓦，約占總裝機(jī)規(guī)模的42%，成為全省發(fā)電裝機(jī)的第一大電源，且新能源裝機(jī)從7000萬增長到8000萬千瓦用時不到6個月。如何通過儲能系統(tǒng)保障電力供應(yīng)與消耗之間動態(tài)平衡，提升電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力和新能源消納能力，是江蘇省要面對的問題。
華能金壇公司工程負(fù)責(zé)人賈紅金在接受《中國能源報》記者采訪時表示，當(dāng)前電化學(xué)儲能和抽水蓄能雖然是主流，但也各有利弊。“電化學(xué)儲能的容量有限，同時電池使用壽命較短，淘汰下來的電池處理也是難題。而抽水蓄能雖然容量大，但建設(shè)周期較長，同時對位置的要求比較苛刻，在多山、地勢落差大的地方分布較多。江蘇、河南和山東等平原地帶開發(fā)抽水蓄能潛力有限，但這也為探索壓縮空氣儲能發(fā)展提供了空間。”
鹽礦開發(fā)是江蘇省常州市金壇區(qū)的重要產(chǎn)業(yè)之一，而開發(fā)形成的鹽穴正是用作儲存壓縮空氣的良好容器。賈紅金介紹，在用電低谷時，壓縮空氣儲能電站利用電能將常壓空氣進(jìn)行高度壓縮，并儲存在地下鹽穴中，同時將壓縮過程中產(chǎn)生的熱量回收存儲在儲熱系統(tǒng)中，在用電高峰期再將壓縮空氣從鹽穴中釋放，并利用存儲的熱量來加熱壓縮空氣，高溫高壓的空氣在空氣透平膨脹機(jī)中利用壓力釋放時產(chǎn)生的能量進(jìn)行發(fā)電。
據(jù)了解，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站于2022年投產(chǎn)，可為電網(wǎng)提供約±6萬千瓦調(diào)峰能力。近兩年用電高峰時期，機(jī)組最長連續(xù)調(diào)峰運(yùn)行62天，有時甚至在單日內(nèi)實現(xiàn)“多儲多發(fā)”。截至記者發(fā)稿，電站共計已完成壓縮491次，發(fā)電511次，累計提供調(diào)峰電量約3.2億度。
勢能、熱能高效利用
作為全國首個正式投入商業(yè)運(yùn)營的壓縮空氣儲能電站，金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站在國內(nèi)首次利用地下鹽穴解決了大容量、高參數(shù)壓縮空氣存儲難題。華能金壇公司生產(chǎn)負(fù)責(zé)人龐里波表示，金壇鹽盆埋藏于地下800—1300米，鹽層厚度約250米。開采利用管道觸及鹽層并注水溶解，最后在地下形成鹽穴，鹽穴中需存水保壓，以維持安全。“而鹽穴具有良好的氣密性和承壓能力，可以變廢為寶，用作壓縮空氣儲存。”龐里波指出，項目對鹽穴開發(fā)利用屬于一舉多得，既可以存氣，又可以保壓維持安全，還減少了水資源的浪費(fèi)。同時，壓縮空氣的壓力變化僅有約2兆帕，對地質(zhì)的影響也幾乎可以忽略不計。
在空氣被壓縮的過程中，不僅會產(chǎn)生空氣的壓力勢能，也會產(chǎn)生熱能。龐里波表示，如果不能高效利用壓縮空氣產(chǎn)生的熱量，就會造成能量損失，導(dǎo)致項目儲能效率降低。
熱能的儲用也是困擾國內(nèi)外多個壓縮空氣儲能項目的問題。“主流解決方案是建設(shè)補(bǔ)燃式壓縮空氣儲能電站，相當(dāng)于在儲能項目中配備了一個小型火電機(jī)組，通過化石燃料的燃燒，補(bǔ)充壓縮空氣過程中損失的熱量，但這樣就會帶來排放問題。”龐里波介紹，在清華大學(xué)前期研究和試驗的基礎(chǔ)上，華能江蘇公司攜手中鹽金壇鹽化公司，三方共同探索出一條全球首創(chuàng)的“非補(bǔ)燃”工程技術(shù)路徑，將壓力勢能和溫度熱能解耦，在換熱區(qū)將熱能傳導(dǎo)至導(dǎo)熱油，儲存在儲熱區(qū)。用電高峰時，熱能會通過換熱系統(tǒng)加熱被釋放的壓縮空氣，帶動機(jī)組發(fā)電。依托“非補(bǔ)燃”技術(shù)，電站全年可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤約4萬噸，減少二氧化碳排放超15萬噸。
產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善
今年以來，位于山東和湖北的壓縮空氣儲能電站并網(wǎng)發(fā)電，黑龍江相關(guān)項目開始設(shè)備采購。我國壓縮空氣儲能市場實現(xiàn)新突破的背后，是相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈和標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善。
金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站投產(chǎn)后，由于設(shè)備需要頻繁啟停，相關(guān)進(jìn)口零件更換頻率高。受成本高、供貨周期長的影響，國產(chǎn)化零件替代勢在必行。通過運(yùn)維團(tuán)隊和國內(nèi)設(shè)備廠家的共同探索，零件不但實現(xiàn)國產(chǎn)化，性能、成本和供貨周期也優(yōu)于進(jìn)口零件。目前，項目核心設(shè)備已實現(xiàn)100%國產(chǎn)化，可靠性和經(jīng)濟(jì)性同步提升。
華能江蘇公司立足于國家試驗示范項目的建設(shè)過程，將項目實施過程中的先進(jìn)技術(shù)、經(jīng)驗、方法和管理方案轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮金壇鹽穴的國家級示范項目的引領(lǐng)作用，牽頭組織相關(guān)制造廠商、科研院所等多家單位，共同創(chuàng)建壓縮空氣儲能的標(biāo)準(zhǔn)體系。壓縮空氣儲能電站的設(shè)計、基礎(chǔ)通用、運(yùn)行維護(hù)等領(lǐng)域急需的標(biāo)準(zhǔn)相繼發(fā)布。
標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，規(guī)范了壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)，推動了壓縮空氣儲能行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展，標(biāo)志著華能江蘇公司在壓縮空氣儲能領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)積累處于領(lǐng)先水平，對中國華能提升壓縮空氣儲能領(lǐng)域話語權(quán)有著重要意義。華能江蘇公司正推動標(biāo)準(zhǔn)化工作與科技創(chuàng)新工作互相促進(jìn)，后續(xù)將依托金壇二期項目的建設(shè)工作，繼續(xù)產(chǎn)出高質(zhì)量、健全的標(biāo)準(zhǔn)，保障壓縮空氣儲能行業(yè)健康、快速發(fā)展，為國內(nèi)壓縮空氣儲能項目保駕護(hù)航，實現(xiàn)壓縮空氣技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展。
此外，近年來，華能江蘇公司還培養(yǎng)了一批兼具科技創(chuàng)新和工程實踐經(jīng)驗的壓縮空氣儲能專業(yè)人才，完成了國內(nèi)首批壓縮空氣儲能電站值長的取證工作。集團(tuán)在壓縮空氣儲能高層次專業(yè)人才的儲備，也是金壇二期項目順利建設(shè)的重要保障。
文丨中國能源報記者 楊沐巖
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