5月4日上午9時(shí)，在湖北孝感應(yīng)城市，國(guó)網(wǎng)孝感供電公司變電運(yùn)檢分公司作業(yè)人員正對(duì)220千伏彭灣變電站開展線路、設(shè)備巡視，護(hù)航應(yīng)城300兆瓦級(jí)壓氣儲(chǔ)能電站并網(wǎng)運(yùn)行。
應(yīng)城300兆瓦級(jí)壓氣儲(chǔ)能電站可有效應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電的波動(dòng)性、間歇性、隨機(jī)性。其并網(wǎng)發(fā)電標(biāo)志著全球壓氣儲(chǔ)能電站邁入300兆瓦級(jí)單機(jī)時(shí)代。同時(shí)，電站在單機(jī)功率、儲(chǔ)能規(guī)模、轉(zhuǎn)換效率方面世界領(lǐng)先。目前，應(yīng)城300兆瓦級(jí)壓氣儲(chǔ)能電站機(jī)組各系統(tǒng)參數(shù)正常，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)行質(zhì)量?jī)?yōu)良。技術(shù)團(tuán)隊(duì)成員正在開展機(jī)組帶負(fù)荷參數(shù)精細(xì)化調(diào)整，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)機(jī)組7次連續(xù)充放電試運(yùn)行。
與光伏、風(fēng)力等新能源發(fā)電和抽水蓄能相比，壓氣儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)明顯，正全力挺進(jìn)能源市場(chǎng)新藍(lán)海。
“綠色超級(jí)充電寶”優(yōu)勢(shì)明顯
國(guó)網(wǎng)湖北綜合能源服務(wù)有限公司總工程師、湖北楚韻儲(chǔ)能科技有限責(zé)任公司總經(jīng)理王俊介紹，壓氣儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種新型大規(guī)模電力儲(chǔ)能系統(tǒng)。在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期，壓氣儲(chǔ)能電站通過壓縮機(jī)將空氣壓縮成高壓狀態(tài)，儲(chǔ)存至鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)，同時(shí)將壓縮熱儲(chǔ)存于熱水中;在用電高峰期，釋放鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)內(nèi)高壓空氣，吸收儲(chǔ)存的壓縮熱，驅(qū)動(dòng)空氣透平機(jī)組發(fā)電。
早在1975年，德國(guó)開始建造壓氣儲(chǔ)能電站，并在1978年實(shí)現(xiàn)商用，整體運(yùn)行效率42%。1991年，美國(guó)建造壓氣儲(chǔ)能電站，同樣利用鹽穴作為儲(chǔ)氣庫(kù)。但因其增加了壓縮熱收集利用裝置，整體運(yùn)行效率增長(zhǎng)至54%。
應(yīng)城300兆瓦級(jí)壓氣儲(chǔ)能電站由中能建數(shù)字科技集團(tuán)有限公司與國(guó)網(wǎng)湖北綜合能源服務(wù)有限公司聯(lián)合投建，是國(guó)家新型儲(chǔ)能試點(diǎn)示范項(xiàng)目。它利用湖北云應(yīng)地區(qū)廢棄鹽礦作為儲(chǔ)氣庫(kù)，打造一個(gè)巨大的“綠色超級(jí)充電寶”。項(xiàng)目一期入選國(guó)家第三批能源領(lǐng)域首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備名單，單機(jī)功率達(dá)300兆瓦級(jí)，儲(chǔ)能容量達(dá)1500兆瓦時(shí)。
“電站投入使用后，每天儲(chǔ)能8小時(shí)、釋能5小時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率近70%，全年發(fā)電約5億千瓦時(shí)，可以供75萬居民一年生活使用。”國(guó)網(wǎng)應(yīng)城市供電公司營(yíng)銷部副主任夏勝平介紹，電站預(yù)計(jì)今年6月投運(yùn)，可減輕電網(wǎng)調(diào)峰壓力，增加供電可靠性。
過去，抽水蓄能是實(shí)現(xiàn)電能大規(guī)模存儲(chǔ)的普遍方案，但面臨投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)等問題。
王俊介紹，壓氣儲(chǔ)能電站運(yùn)行原理與抽水蓄能電站類似。隨著儲(chǔ)能需求不斷增長(zhǎng)，壓氣儲(chǔ)能作為儲(chǔ)能量級(jí)唯一可與抽水蓄能相媲美的大規(guī)模物理儲(chǔ)能，有啟動(dòng)時(shí)間快、能量密度和功率密度較高、系統(tǒng)效率較高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。此外，用于發(fā)電的空氣取之不盡，且壓氣儲(chǔ)能電站大多選址在廢棄鹽穴、礦井等，能有效降低開發(fā)成本，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)再利用。
技術(shù)不斷取得新突破
2023年底，國(guó)家能源局公布新一批新型儲(chǔ)能試點(diǎn)示范項(xiàng)目，共56個(gè)入選。其中，壓氣儲(chǔ)能項(xiàng)目達(dá)11個(gè)(不含二氧化碳儲(chǔ)能)，成為最亮眼的新型儲(chǔ)能技術(shù)路線之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前山東、河南、河北、江蘇、青海等12省規(guī)劃、在建壓氣儲(chǔ)能項(xiàng)目超30個(gè)，合計(jì)規(guī)模達(dá)8吉瓦。
王俊介紹，2021年9月，江蘇金壇鹽穴壓氣儲(chǔ)能國(guó)家示范項(xiàng)目并網(wǎng)試驗(yàn)成功，一期工程發(fā)電裝機(jī)60兆瓦。這是全球第一個(gè)非補(bǔ)燃?jí)簹鈨?chǔ)能電站，標(biāo)志著我國(guó)新型儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用取得重大突破。2022年5月，該壓氣儲(chǔ)能電站正式投產(chǎn)。
2021年12月，河北張家口首套100兆瓦壓氣儲(chǔ)能項(xiàng)目送電成功，系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率達(dá)70.4%。項(xiàng)目有利于推動(dòng)大規(guī)模壓氣儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
2022年7月，應(yīng)城壓氣儲(chǔ)能電站示范工程開工。它采用非補(bǔ)燃高壓熱水儲(chǔ)熱中溫絕熱壓縮技術(shù)，核心技術(shù)指標(biāo)能源轉(zhuǎn)換效率達(dá)近70%。2024年4月，項(xiàng)目首次并網(wǎng)成功，創(chuàng)造了6個(gè)行業(yè)示范及數(shù)十項(xiàng)國(guó)際首創(chuàng)、全球首次突破。為有效提升區(qū)域電網(wǎng)調(diào)峰能力、促進(jìn)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展，國(guó)網(wǎng)湖北電科院精益化調(diào)試技術(shù)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)兩年，攻克了壓氣儲(chǔ)能系統(tǒng)高精度建模、啟動(dòng)調(diào)試、并網(wǎng)性能驗(yàn)證等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)300兆瓦級(jí)壓氣儲(chǔ)能系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先。“我們創(chuàng)新研發(fā)了壓氣儲(chǔ)能電站熱力學(xué)性能分析平臺(tái)和國(guó)際首個(gè)300兆瓦級(jí)壓氣儲(chǔ)能電站仿真平臺(tái)。”國(guó)網(wǎng)湖北電科院雙碳中心主任負(fù)責(zé)人李陽海說，平臺(tái)大幅提升了壓氣儲(chǔ)能系統(tǒng)電網(wǎng)友好性，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站全工藝流程全工況動(dòng)態(tài)模擬。
2022年9月，全球最大規(guī)模350兆瓦鹽穴壓氣儲(chǔ)能項(xiàng)目——山東泰安2×300兆瓦級(jí)壓氣儲(chǔ)能創(chuàng)新示范工程開工。項(xiàng)目采用全球首創(chuàng)低熔點(diǎn)熔融鹽高溫絕熱壓縮技術(shù)，建成后在壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)?shí)現(xiàn)單機(jī)功率、轉(zhuǎn)換效率及儲(chǔ)能規(guī)模全球第一。
有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用
“壓氣儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，將對(duì)未來電網(wǎng)起到一定支撐作用。”王俊表示。
伴隨壓氣儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步以及國(guó)內(nèi)相應(yīng)支持政策的出臺(tái)，壓氣儲(chǔ)能成本不斷降低、產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，未來有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。
據(jù)介紹，中能建數(shù)字科技集團(tuán)有限公司已明確壓氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑。具體來說，這一路徑包括“0到1”起步示范階段，聚焦新型長(zhǎng)時(shí)物理儲(chǔ)能技術(shù)，提出大容量、高參數(shù)、長(zhǎng)壽命、零排放的壓氣儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案;“1到100”推廣布局階段，開展壓氣儲(chǔ)能電站在全國(guó)布局;“100到+”產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段，實(shí)施工程化系統(tǒng)解決方案，建設(shè)協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)圈，推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈融合性發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展和數(shù)字化發(fā)展。
同時(shí)，我國(guó)鹽穴資源豐富、廢棄礦洞多、枯竭油氣田地下空間大，枯竭油氣田地質(zhì)資料齊全。如能利用這些天然地下洞穴，也有望建設(shè)大規(guī)模，乃至超大規(guī)模的壓氣儲(chǔ)能電站。
目前，我國(guó)已成功實(shí)現(xiàn)以地下鹽穴作為儲(chǔ)氣庫(kù)的非補(bǔ)燃式絕熱壓縮空氣電站發(fā)電。建設(shè)中的壓氣儲(chǔ)能電站發(fā)電規(guī)模不斷擴(kuò)大，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
儲(chǔ)能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要支撐，也是新能源下半場(chǎng)的主角。王俊認(rèn)為，壓氣儲(chǔ)能將成為深入推進(jìn)能源革命的重要領(lǐng)域。
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國(guó)際首套300兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能電站并網(wǎng)發(fā)電
記者5月6日獲悉，山東肥城國(guó)際首套300兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能電站近日首次并網(wǎng)發(fā)電成功。電站是目前國(guó)際上規(guī)模最大、效率最高、性能最優(yōu)、成本最低的新型壓縮空氣儲(chǔ)能電站，由中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所提供技術(shù)支持、中儲(chǔ)國(guó)能(北京)技術(shù)有限公司投資建設(shè)。
中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所研發(fā)團(tuán)隊(duì)成功突破300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)全套關(guān)鍵核心技術(shù)，先后攻克多級(jí)寬負(fù)荷壓縮機(jī)和多級(jí)高負(fù)荷透平膨脹機(jī)技術(shù)、高效超臨界蓄熱換熱器技術(shù)、系統(tǒng)全工況優(yōu)化設(shè)計(jì)與集成控制技術(shù)，創(chuàng)造性研制出300兆瓦多級(jí)高負(fù)荷透平膨脹機(jī)、多級(jí)寬負(fù)荷壓縮機(jī)和高效緊湊式蓄熱換熱器等核心裝備。
值得一提的是，300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的單位造價(jià)成本較100兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)下降30%以上，同時(shí)裝備實(shí)現(xiàn)了完全自主可控。
電站建設(shè)規(guī)模為300兆瓦/1800兆瓦時(shí)。工程總投資14.96億元，系統(tǒng)額定設(shè)計(jì)效率72.1%，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)放電6小時(shí)，年發(fā)電約6億度。在用電高峰時(shí)，電站可為20萬—30萬戶居民提供電力保障，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約18.9萬噸，減少二氧化碳排放約49萬噸。
同時(shí)，電站還能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、備用、黑啟動(dòng)等電力調(diào)控功能，有效支撐電力系統(tǒng)平穩(wěn)高效運(yùn)行。
中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所所長(zhǎng)陳海生表示，電站的并網(wǎng)發(fā)電可有效推動(dòng)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)及產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，進(jìn)一步鞏固我國(guó)在壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位，為該技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。(科技日?qǐng)?bào) 吳純新 余健兵 張碧云 甘依依 陸成寬)
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