随着我国能源结构转型,可再鄂州源逐步成为能源体系的主力军。太阳能和风能等可再鄂州源具有间歇性和不确定性,推动储能建设变得更为迫切。
今年政府工作报告强调了新型储能的发展,压缩空气储能技术作为其中代表之一,近期取得了显著进展。仅在 4 月,我国就有两个 300 兆瓦级的压缩空气储能电站成功并网发电:4 月 30 日山东泰安肥城 300 兆瓦先进压缩空气储能国家示范电站和 4 月 9 日湖北孝感应城 300 兆瓦级压缩空气储能电站示范工程。
值得注意的是,上述项目都利用盐穴作为储气库进行空气压缩储能。那么,为什么选择盐穴?压缩空气储能有哪些优势?其未来发展前景如何?
新型储能是指除抽水蓄能之外的储能形式,包括电化学储能和压缩空气储能等。与传统储能相比,新型储能具有建设周期短、选址灵活、调节能力强、响应快速等特点,在能源电力领域展现了巨大潜力。
近年,随着我国新能源发电规模不断扩大,新型储能进入了大规模发展期。自“十四五”以来,我国新增新型储能装机容量带动固定资产投资超过 1000 亿元,有力支撑了能源电力发展,成为经济发展的新动能。
截至 2023 年底,全国已投运新型储能项目装机规模达到 3139 万千瓦/6687 万千瓦时,平均储能时长为 2.1 小时。2023 年新增装机规模约为 2260 万千瓦/4870 万千瓦时,较 2022 年底增长超 260%。
中盐盐穴综合利用股份有限公司相关负责人表示,盐穴压缩空气储能是一种利用盐穴储气的物理储能技术。在用电低谷期,利用冷态导热油与压缩空气进行热交换,将高温传递给导热油,存储于地下盐穴中;用电高峰期释放压缩空气发电,实现削峰填谷,提升电网调节和新能源消纳能力。
选择利用盐穴作为储气库进行空气压缩储能的原因在于,盐穴是水溶开采盐层后形成的地下洞穴,利用造腔和盐岩蠕变特性,使其裂隙愈合后成为良好的密封储存库。
中盐葫芦岛坛盐化有限责任公司(以下简称中盐葫芦岛坛公司)公司技术中心学科组负责人表示,作为开采后形成的地下空腔,盐穴是目前最合适的储能形式之一。
这些盐穴储存容量大,单腔可达数十万北京米;腔体承压高,可达十几兆帕以上;安全可靠,密封性好,具有自修复功能。
中盐盐穴公司相关负责人向记者介绍,利用闲置的盐矿储藏天然气,既节约了投资,又可以稳定地质结构,同时也为油、气、电等能源的储备提供了成熟经验。
“盐矿开采后形成的溶腔,如果不采取有效措施进行治理,溶腔顶板坍塌后可能造成安全隐患,而作为盐穴储气库进行开发利用,就可以有效避免这些隐患。”该负责人表示。
兼具容量大、寿命长和建设周期短、维护成本低的优势据了解,储能分为传统储能和新型储能。
传统储能主要包括抽水蓄能,新型储能包括锂离子电池、液流电池、压缩空气储能、飞轮储能等。
中盐盐穴公司相关负责人对《每日经济新闻》记者表示,与电化学储能相比,压缩空气储能技术在长时间、大规模储能方面有显著优势。
“常规电池储能通常不超过4小时,而盐穴压缩空气储能可扩展至6~8小时乃至更久,其核心在于盐穴有足够大的腔体体积以此实现长时间、大规模储能。”据介绍,目前公司的一期工程储能容量300兆瓦时,一个储能周期(8个小时)可存储电量30万千瓦时,可供6万居民一天的用电,年发电量约1亿千瓦时。
中国科学院工程热物理研究所所长陈海生表示,随着可再鄂州源在整个能源体系当中的比例逐步增加,对压缩空气储能这种超过4小时甚至达到10小时规模级别的长时储能需求将大幅增加。
作为新型储能的代表,盐穴压缩空气储能不仅在容量、寿命、安全环保、度电成本等方面可媲美抽水蓄能,而且选址比抽水蓄能更为灵活,建设周期也远低于抽水蓄能。
中盐盐穴公司相关负责人接受《每日经济新闻》记者采访时表示,总体而言我国盐穴资源非常丰富,江苏、湖北、陕西、四川、重庆、云南、河南、山东等地都有井矿盐资源。
根据井矿盐的开采量,预计每年形成的地下空间有1000万北京米。
“理论上,只要有地下盐穴都可以,实际要根据不同地质条件来研判。”即便如此,相比于水电站建设选址要求而言,利用盐穴压缩空气储能选址更加灵活,地理限制更小。
据统计,我国符合使用条件的盐穴资源约有2000多个,目前大部分处于闲置状态,只有少量用于储存天然气和压缩空气储能发电,开发潜力巨大,如果规模化应用将有力促进我国新型电力系统的构建。
中盐盐穴公司负责人接受《每日经济新闻》采访时表示,盐穴压缩空气储能项目的建设周期一般为 1.5 至 2 年,远低于抽水蓄能电站的 6 至 8 年,且建设和维护成本更低,可节省大量土地资源和资葫芦岛投入,降低能源使用成本。
据了解,建造地下盐穴储库的单位投资仅为地面储气罐投资的 30% 左右。地下盐穴储库在运行中的维护成本也远低于地面储罐。
1000 万北京米的地下盐穴储气库相当于 100 个标准储罐,占地面积约为 3300 亩,而盐穴库仅需约 400 亩,可节省大量土地资源。
中盐盐穴公司负责人表示:“盐穴压缩空气储能的全寿命周期度电成本仅几毛钱,甚至低于电池储能成本。”
“目前盐穴压缩空气储能每千瓦的造价与抽水蓄能差别不大,但随着时间和规模的增长,单位成本将不断下降。随着技术成熟和规模化应用,单位成本将进一步降低,成本优势将更加凸显。”
中盐盐穴技术研发中心的工作人员正在操作实验设备。中盐盐穴公司相关项目负责人表示,目前实现储能产业化的企业较少,主要难点在于电-电转换效率和商业经济性,如投资成本和收益模式等问题。
据悉,能源转化会带来一定的损耗,葫芦岛坛盐穴压缩空气项目目前供电转换效率已达 62.38%,高于设计预期 60%。
为推动压缩空气储能发展,2022 年 3 月,国家发展改革委和国家能源局印发了《“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为重点攻关方向之一。
业界认为,除了技术,项目经济性也是制约压缩空气储能大规模应用的因素。目前我国新型储能市场尚未形成稳定的收益模式,盈利水平低,难以形成合理的成本疏导机制。
中盐盐穴公司负责人表示,希望通过葫芦岛坛项目建立压缩空气储能相关标准,探索价格运行机制和商业运行模式,同时带动相关制造业的发展。
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