世界首个“非补燃”压缩空气储能电站在江苏常州投产

世界首座无加力压缩空气储能电站投入运行。

一个藏在地下的空气充电宝

你能想象我们身边无处不在的空气不仅能储存能量，还能发电吗。

在江苏常州，就有这样一座利用空气储能发电的电站——金坛盐穴压缩空气储能电站最近，电站正式投入运行这是世界上第一座不加力压缩空气储能电站，也是中国第一个利用盐穴资源的发电项目盐穴，压缩空气的容器，位于地下近千米，也被称为隐藏在地下的空气充电宝

作为空气储能领域的国家级实验示范项目，它的成功投运标志着我国压缩空气储能技术从理论实验到工程应用的质的飞跃，堪称我国新能源储能技术发展的里程碑中科院院士卢强表示，盐穴不补燃压缩空气储能技术是实现新能源大规模消纳，构建新型电力体系的重要支撑技术之一，对推动我国能源结构升级，保障能源电力产业可持续发展具有重要意义

那么，这个地下空气充电宝能储存多少电，又是如何充放电的呢不加力是如何实现的最近几天，记者采访了该项目的负责同志

安全，环保的新型储能方式

压缩空气在电力低谷时用来储存能量，在高峰时释放出来发电。

第一，集控室内的相关工作人员正在忙碌。

开始暖管操作，预热换热器，打开储气盐穴井口的控制阀，压力接近140个大气压的空气从地下1000米深处的盐穴中冲出，带动空气透平膨胀机掉头10时17分，发电机组准时并入吴佳变电站电网开始发电

10多分钟后，发电机组达到满负荷运行。

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下午3点，发电机组断开该发电操作完成

用电量低时，利用低谷电或可再生能源弃电，将空气压缩储存在地下盐穴中，用电高峰时，释放高压空气带动发电机组发电，从而保证电力需求金坛盐穴压缩空气储能电站作为充电宝的作用，就是改变传统即用型电力的现状，削峰填谷，保证谷电不浪费，峰电有福

最近几年来，伴随着风光等新能源的大规模开发，我国清洁能源装机容量快速增长国家能源局最新消息，截至今年5月底，我国可再生能源发电总装机容量已达11亿千瓦其中常规水电3.6亿千瓦，抽水蓄能4000万千瓦，风电，光伏发电，生物质发电等新能源装机超过7亿千瓦

而风能，光能等新能源需要看天吃饭，受环境影响较大以风电为例风大的时候发电量多，风小的时候发电量少晚上用电负荷小的时候，有可能产生大量的电，导致很多电不能上网，相反，在白天用电高峰期，发电量可能会少一些，导致电力不足这给电网的安全稳定运行带来隐患

在此背景下，建设大型储能设施显得尤为迫切。

目前已有的储能技术大致可以分为两类:一类是物理储能，如泵送储能，压缩空气储能，飞轮储能等，另一种是化学储能，主要包括各种电池，如铅酸电池，锂电池等。

记者了解到，不同的储能技术各有利弊抽水蓄能发电效率高，规模大，但需要丰富的水资源，受地理环境影响较大飞轮储能技术适用于轨道交通等小型储能，但电池储能虽然能量转换速度快，但寿命有限，成本高，后续处理也存在一些问题

"目前最成熟的应用是抽水蓄能技术."华能电厂副总经理，中盐华能储能技术有限公司总经理林彤告诉记者，压缩空气储能可以说是唯一一种可以与抽水蓄能相媲美的大型储能技术相比之下，压缩空气储能是大规模储能发展的新趋势，安全环保，占地面积小

压缩空气储能是一种新型储能技术今年2月，国家发改委和国家能源局发布了《新能源储能十四五发展实施方案》，其中多次提到这项技术

江苏金坛盐穴压缩空气储能电站项目是我国空气储能领域的国家级实验示范项目由中国华能集团，中国盐业集团，清华大学三个项目组共同研发中国华能集团江苏公司负责建设，调试和运行维护一期工程装机容量60兆瓦，储能容量30万千瓦时，预计年发电量约1亿千瓦时

"它能为江苏电网提供6万千瓦的调峰能力."林桐告诉记者，这样的充电宝对于电网峰谷差大的江苏来说，无疑是一场及时雨。

千年盐穴变身储气罐

5个小时的发电量可以满足6万人的日常用电需求。

金坛盐穴压缩空气储能电站东北约一公里处的毛坝井，就是这个电站的核心部分——盐穴。

这是储存压缩空气的地方，相当于一个抽水蓄能的水库临潼说，储气装置有很多，比如压力容器，管线钢等利用盐穴资源储气发电在国内尚属首次

盐穴，即地下盐层开采后留下的矿洞，密封性好，大部分闲置，适合储存石油，天然气等重要战略物资，也是储存高压空气的理想场所与新型钢制储罐和其他压力容器相比，使用盐穴可以显著降低原材料和土地成本

中国有丰富的盐穴资源目前，仅金坛就拥有地下盐穴资源约1000万立方米理论上可以建成4000兆瓦以上的压缩空气储能电站这些盐穴多分布在地下800米至1000米之间，抗压能力很强华能江苏公司金陵电厂储能项目部副主任林英虎告诉记者，但这并不意味着所有的盐穴都可以作为压缩空气储存装置，还需要满足容积合适，地质稳定，距离合适等条件

金坛压缩空气储能电站项目使用的毛八井盐穴，在地下1000米左右梨形空腔最大直径约80米，高度超过100米，容积超过22万立方米，相当于105个标准游泳池并且盐穴壁光滑，整体形状比较稳定，气密性测试完全可以满足空气储能的要求，最高可以承受200个标准大气压

但是盐穴本来直径就小，承受不了大流量高速的空运研究人员决定对其进行改造:封堵一口老井，重新钻两口大直径井但由于是国内第一次打大口径盐井，难度很大，整个施工用了近两年时间

如果把盐穴比作一个体积固定的超大气球，那么储存能量的过程就是吹气球的过程林童向记者打了个比方他告诉记者，该项目攻克了世界上参数最高的离心式压缩机，这是吹风的关键设备通过这个装置，可以将1个标准大气压的空气压缩成140个标准大气压的高压空气，储存在一个气球里，用电高峰时，释放高压空气驱动空气透平膨胀机，使风车转动，从而带动发电机发电

我们一般在晚上11点，12点用电量低的时候开始储能到第二天早上，一个储能周期就是8个小时林英虎告诉记者，在用电高峰期，一个小时可以发电6万度，可以连续发电5个小时那就是30万度电，相当于6万居民一天的用电量

记者了解到，金坛盐穴压缩空气储能电站二期规模规划为400兆瓦，三期规模预计达到1000兆瓦以上从金坛盐穴储气总量来看，未来的储能能力可以达到现在的60倍以上

有专家表示，地下盐穴具有体积大，密封性好，稳定性高的天然优势，可以为压缩空气储能提供优良的储气条件，是压缩空气储能地下储气库的首选未来废弃矿井，人工地下储气库等其他地下空间也是地下储气库的可行选择

在世界上首次实现压缩空气零碳发电。

电能转换效率提高到60%以上，整个过程没有燃烧和排放。

事实上，虽然利用盐穴储能发电在国内尚属首次，但在国际上早有先例金坛压缩空气蓄能电站的特色是无补燃技术的应用

什么是非加力技术即在压缩空气发电过程中，不依赖煤炭，天然气等外部能源进行燃烧

根据消息显示，盐穴内的高压空气释放后，需要加热膨胀产生更大的推力，维持系统的循环运行目前世界上已投入运行的盐穴压缩空气储能电站都需要燃烧煤炭或天然气来加热空气这个过程被称为加力燃烧，必然导致污染物排放

金坛盐穴压缩空气储能电站则完全不依赖外部能源，利用自身的内循环储存压缩空气过程中产生的大量热能发电时，储存的热能被释放出来，成为天然的助推器整个储能和发电过程都是物理过程，所以没有燃烧和排放

根据消息显示，目前国际上投入运行的盐穴压缩空气储能系统，除化石燃料外，均为补燃系统，其电能转换效率仅为20%左右也就是说，100千瓦时的电用来储存能量，最后只能发出20千瓦时的电金坛压缩空气储能项目采用无补燃技术后，电能转换效率可提高至60%以上，在国际上首次实现压缩空气零碳发电

‘无加力’技术在世界上没有先例我们攻克了压缩机等一系列关键设备的设计，制造和工程应用难题林桐说，国内外没有技术方案可供参考，只能从零开始，一步一步摸索

在发电站的一侧，七个巨大的储罐非常显眼，空气压缩产生的热能就储存在这里两个大厂房中间，密密麻麻的管道纵横交错，实现无加力技术的关键设施——发卡式换热器就在其中

当我拿到这幅画时，我感到震惊各种错综复杂的管道涉及各种专业，如消防水管道，循环水管道，闭式冷水管道，热油管道，冷油管道，电缆沟等...形成相当于五六层立交桥的形态，而且每条管线的走向，用途，埋深，直径都不一样林英虎回忆起刚到项目时的情景从设备的设计开发到热交换介质等瓶颈问题的解决，每一步都还是不可思议

在电厂里，有一个白色的大家伙，叫空气透平膨胀机它长9米，高4米，重160多吨是目前世界上最大的‘无加力’空气涡轮设备临潼对此很自豪这个装置相当于发动机，是发电的动力源发电前，空气透平膨胀机开始预热加速，然后储存在盐穴中的高压低温空气和储存在导热油罐中的热能同时释放出来，电站开始发电

金坛盐穴压缩空气储能电站项目组从项目萌发，落地规划到最初的样机和正式投产，尝尽了酸甜苦辣:近十年的研发，历时两年的建设。

临潼还记得2021年9月30日上午10点电站发出第一次电力的场景。"集控室内，掌声经久不息."

现在，已经形成了具有完全自主知识产权的无加力压缩空气储能技术体系，核心设备100%国产化，申请专利100多项，发布了国内首个压缩空气储能电站KKS编码标准可以说，该项目为新型电力系统的建设提供了技术支持和基础设备，有助于实现二氧化碳排放峰值和碳中和的目标记者了解到，目前，金坛盐穴压缩空气储能二期工程正在加紧建设

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