“空气充电宝”打造百亿级“储能之都”肥城盐穴储能让风电光伏更“风光”
在泰安肥城市经济开发区的一片农田里，坐落着一处不起眼的小院子，院内就是全国首套并网发电的盐穴压缩空气电站，被称为超大号地下“空气充电宝”。在一期10兆瓦示范电站的基础上，二期300兆瓦的项目也即将开工建设。根据规划，未来肥城将依托盐穴资源建设千兆瓦级盐穴基地，为山东乃至华北地区的风电、光伏产业发展提供必要调峰配套设施，打造百亿级
风电光伏装机规模全国第二山东却亟需超大号“充电宝”
山东省作为全国唯一一个新旧动能转换实验区，在新能源产业发展上自然奋勇争先。今年9月2日发布的《国务院关于支持山东深化新旧动能转换推动绿色低碳高质量发展的意见》中就提到，“支持山东大力发展可再生能源……建设规模化风电光伏基地”等。
风电、光伏发电高峰与生产生活用电高峰之间天然存在时间差，导致一部分电量发出来用不完只能弃用，俗称“弃风弃光”。近年来随着清洁能源发展步伐加快，各地“弃风弃光”屡见不鲜。以2020年为例，全国新能源消纳监测预警中心数据显示，全国弃风电量166.1亿千瓦时，弃光电量52.6亿千瓦时。
为掌握“弃风弃光”的一手数据和规律，2021年春节假期泰安肥城市经济开发区招商局副局长董彪放弃休假，到肥城一家发电企业蹲点调研。调研结果让人惊讶：仅春节假期7天，该企业在肥城的两个风场、一个光伏电厂“弃风弃光”就达900万千瓦时。
把临时用不完的电力储存起来，就需要超大号的“充电宝”，因此储能产业越来越成为风电、光伏发电的必要配套产业。近年来，全国多地都在积极研究储能装置，发展储能产业，并已有多个省份明文规定，新增光伏风电装机量必须配备10%-20%的储能设施。
山东省风电、光伏产业发展迅速、规模巨大，但电力调峰、储能能力却不足。根据山东省能源局网站信息：截至今年上半年，全省风电、光伏发电装机达5691.5万千瓦，装机规模居全国第二位。但同时，山东电力系统缺少常规水电、燃机等灵活调节性电源，调峰能力不足、手段相对单一等问题也制约了风光项目大规模、高比例、高质量发展。
因此，今年8月30日山东省能源局印发的《山东省风电、光伏发电项目并网保障指导意见(试行)》中重点提出，将储能容量配置比例作为风光项目并网的最优先条件；对已落实建设条件的市场化项目，通过竞争获得并网资格，优先支持储能容量比例高的项目。一同发布的《政策解读》进一步明确：优先支持配置大型独立储能电站的项目；储能设施不得晚于风光项目建成并网时限，未按承诺标准落实储能的项目不予并网。
《山东省风电、光伏发电项目并网保障指导意见(试行)》政策解读
地下“空气充电宝”科技含量满满二期300兆瓦项目计划明年投产
山东省建设储能项目的需求很大，但可利用的资源却有限。技术较为成熟的抽水蓄能电站对地形、水资源都有一定要求，这两方面山东都不占优势；而飞轮储能占地面积大、成本高，消防要求也比较高，不利于大范围推广。相比之下，盐穴储能规模大、成本低、寿命长、占地面积小、安全性高等优点，加上肥城丰富的地下盐穴资源，成了山东储能产业的一个亮点。
盐穴特有的蠕变性，使其成为天然的能源存储密封罐。即便腔体产生裂缝，天然矿盐遇水融化再凝固后，裂缝很快就会自愈，这使得盐穴具备良好的密闭性和自愈性。肥城市经济开发区招商局副局长董彪介绍说，前期地质勘测过程中，中科院研究团队向盐穴中打入了300万方高压空气，经过两个月的储存后，11.4兆帕的气压仍然保持在11.32兆帕，证明肥城盐穴的气密性非常好。
“我们从电网上购买低谷时段的低价电，或新能源利用率不足导致的”弃风弃光“，利用这些电带动电动机、压缩机，将常压空气压缩成高温高压空气，并在这一过程中将空气中的热能置换出来，储存在储热系统中，最后形成的常温高压空气储存在盐穴中。”中储国能(北京)技术有限公司商务经理翁康强向记者介绍先进压缩空气储能系统时说。
发电过程与储电过程正好相反，从岩穴中释放常温高压气体，推动膨胀机旋转，形成类似于嘴吹风车的过程。而高压空气膨胀是一个吸热过程，这时正好释放储热系统中的热能，形成高压、常温的空气再带动膨胀机发电并入电网，这样整个系统的发电效率会更高。
传统的压缩空气储能在释放高压气体过程中，为避免空气膨胀吸热降温影响机器设备的运行效率，必须要在膨胀机中加入一部分天然气，这样增加成本的同时也增加了碳排放，电—电转化效率只有40%—50%。翁康强特别强调，储热放热装置的应用使得这套先进压缩空气储能系统可以完全摆脱，有效降低成本和减少碳排放的同时，还将电—电转化效率提高到60%以上，系统技术及性能处于国际领先地位。
“肥城盐穴压缩空气储能调峰电站正式并网发电，可实现电力系统调峰、调相、旋转备用、应急响应、黑启动等功能。”翁康强介绍说，这套先进压缩空气储能系统中，地表的压缩机系统、膨胀机系统、换冷换热系统都是中科院工程热物理研究所自主研发生产的，拥有完全自主知识产权。
肥城压缩空气储能电站示意沙盘(图中气罐替换为盐穴)
2021年9月23日，一期10兆瓦盐穴压缩空气储能电站示范项目在肥城顺利并网发电，成为国内首个实现并网发电的盐穴储能项目。二期项目装机容量300兆瓦，计划今年10月左右开工，2023年12月投产，已入选国家能源局2021年国家能源领域首台(套)重大技术装备项目、山东省2022年度储能示范项目和山东省2022年重大基础设施项目。
盐矿采完后空矿井也是资源千兆瓦级规模有望成“储能之都”
经过长期的盐矿开采后，肥城当地也开始认真思考后续发展问题。多方辗转联系，肥城市相关部门找到了中科院武汉岩土力学研究所的杨春和院士，并达成合作意向。2020年5月武汉刚解封，杨春和院士就派研究团队到了肥城。经过14个月的勘测，研究团队进行了地质结构分析、水密气密、通井、测腔、泡水测试、坍塌测试等一系列勘测和实验。
2021年7月，中科院武汉岩土力学研究所专门为肥城盐穴召开了学术会议，邀请了一批研究地下空间的专家对肥城双口对流井的盐穴勘测进行学术讨论。经过激烈讨论，会议最终得出了“山东肥城大汶口盆地双口对流井开采方式形成的地下盐穴空间具备储气条件”的结论。
为加快投产进度，在研究团队测试的后期，肥城市相关部门联系购买的发电设备就已同步进场。学术会议召开仅2个月后，2021年9月23日肥城10兆瓦压缩空气储能电站就向电网发出了第一度电，成为全国首套盐穴压缩空气储能电站成功并网投产。
肥城市经济开发区招商局副局长董彪介绍称，该开发区内盐矿区总面积约25平方公里，已探明储量约50亿吨。园区内目前有4家大型制盐企业，采用水平双孔对流井的开采方式，经过一段时间开采后，地下盐穴会形成纺锤状腔体，单对井的腔体体积约为20万立方到40万立方。
以并网发电的一期10兆瓦盐穴压缩空气储能电站为例，仅使用了一对盐穴的部分储气能力。这对盐穴地下空间约40万立方，二期能够扩大到300兆瓦的装机容量。而这样的盐穴，目前在肥城市经济开发区有46对，能够满足上千兆瓦的盐穴储能电站建设。随着盐矿的继续开采，还在不断形成新的、更大的盐穴腔体，每年新增300多万立方米的地下盐穴空间。
肥城将开采后的地下盐穴当做资源再次开发、变废为宝，未来盐穴储能产业发展潜力巨大。除用作压缩空气储能外，还能用于储(天然)气、储氢等，发展潜力巨大。平泰线条长输管道在肥城交汇过境，年过气量达290亿方。
董彪介绍说，盐穴储能产业的发展，可以有效推动制盐产业链条的延伸，推动传统制盐产业的转型升级，提高电网的消纳能力，提升可再生能源发电比例，有效助力碳达峰、碳中和目标的实现。同时，还可以带动储气、储氢、储能装备制造等相关产业的发展，有望成为华北地区最大的新能源产业基地。
目前，肥城经济开发区为了快速推进盐穴储能产业园的发展，推进产业尽快落地生效，规划了25平方公里的盐穴储能产业园。项目全部建成后，将建设千兆瓦级盐穴储能基地，打造百亿级储能产业和未来“储能之都”。
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