中國能建引領(lǐng)全球壓氣儲能電站步入“300MW級”單機(jī)商業(yè)化新階段

4月9日，世界首座300MW級壓氣儲能電站——湖北應(yīng)城300MW/1500MWh壓氣儲能電站示范工程（簡稱“應(yīng)城項(xiàng)目”）順利并網(wǎng)，這標(biāo)志著全球壓氣儲能事業(yè)步入“300MW級”單機(jī)商業(yè)化時(shí)代。

應(yīng)城項(xiàng)目在壓氣儲能領(lǐng)域創(chuàng)下了三項(xiàng)世界之最：單機(jī)功率最大、儲能規(guī)模最大、轉(zhuǎn)換效率最高。同時(shí)，它還打造了六大行業(yè)示范：壓氣儲能系統(tǒng)示范、核心裝備自主化示范、綠色低碳先進(jìn)技術(shù)示范、精品工程示范、全產(chǎn)業(yè)鏈全過程數(shù)智化示范、鹽穴綜合利用成套技術(shù)示范，以及多項(xiàng)國際首創(chuàng)、首次突破，核心技術(shù)裝備實(shí)現(xiàn)100%國產(chǎn)化。

據(jù)數(shù)科集團(tuán)黨委書記、董事長萬明忠介紹，應(yīng)城項(xiàng)目的成功并網(wǎng)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)從“0到1”的重大突破，驗(yàn)證了大容量、高效率、超長時(shí)《中國能建壓氣儲能系統(tǒng)解決方案》的可靠性、創(chuàng)新性和領(lǐng)先性，彰顯了全球領(lǐng)跑地位。數(shù)科集團(tuán)正通過“科技創(chuàng)新+工程化實(shí)踐”雙管齊下，以培育和打造新質(zhì)生產(chǎn)力為戰(zhàn)略重點(diǎn)，持續(xù)引領(lǐng)我國新型長時(shí)壓氣儲能工程化水平再上新臺階。

應(yīng)城項(xiàng)目坐落于湖北應(yīng)城市，利用廢棄鹽礦洞穴作為儲氣庫，打造出一個(gè)超級“充電寶”——單機(jī)功率高達(dá)300兆瓦級，儲能容量達(dá)到1500兆瓦時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率約70%，每天蓄能8小時(shí)、釋能5小時(shí)，年均發(fā)電量約5億千瓦時(shí)，相當(dāng)于以空氣為介質(zhì)，轉(zhuǎn)化的電量足以滿足75萬居民一年的用電需求，能夠有效應(yīng)對新能源發(fā)電的波動性、間歇性和隨機(jī)性，為湖北省電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和省內(nèi)新能源消納提供有力支持。

壓氣儲能的工作原理是利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電力壓縮空氣，儲存至高壓密閉設(shè)備中，然后在用電高峰期釋放出來驅(qū)動膨脹機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。近年來，我國壓氣儲能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程顯著加快，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從無到有、從弱到強(qiáng)、從跟隨到領(lǐng)先的跨越式發(fā)展，國內(nèi)1.5MW、10MW、100MW級壓氣儲能項(xiàng)目相繼投運(yùn)且規(guī)模不斷擴(kuò)大，研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程已處于國際領(lǐng)先地位。

中國能建為何選擇率先開展300MW級壓氣蓄能呢？萬明忠解釋道，這個(gè)規(guī)模與我國電源主力裝機(jī)結(jié)構(gòu)中的火電機(jī)組容量相當(dāng)，在逐步取代現(xiàn)有的燃煤機(jī)組過程中，發(fā)電機(jī)、廠房、外送等資源都可以得到充分利用。他認(rèn)為，按照以往經(jīng)驗(yàn)，穩(wěn)步推進(jìn)300MW、600MW、1000MW各級機(jī)組的發(fā)展，符合電力技術(shù)的升級規(guī)律，將成為我國壓氣蓄能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的有效途徑。

作為國家能源電力和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的“排頭兵”，中國能建致力于研發(fā)和推廣壓氣儲能系統(tǒng)解決方案，旨在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。萬明忠強(qiáng)調(diào)，中國能建承擔(dān)了我國90%以上的電力勘測、設(shè)計(jì)、科研和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定任務(wù)，擁有全環(huán)節(jié)的專業(yè)實(shí)力。由于壓氣儲能的發(fā)電原理和各分系統(tǒng)與火電相似，只需將燃料從“燃煤”改為“高壓空氣”，技術(shù)資源便可迅速轉(zhuǎn)移到壓氣儲能領(lǐng)域。

“當(dāng)前，全球大多數(shù)運(yùn)行中的鹽穴型壓氣儲能電站皆需通過燃燒煤炭或天然氣來熱化空氣，即所謂的“補(bǔ)燃”，這無疑導(dǎo)致了污染物的排放和壓縮熱的浪費(fèi)。而本項(xiàng)目采用“非補(bǔ)燃”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空氣壓縮過程中產(chǎn)生熱量的有效回收，無燃燒、無排放，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)一體化。” 萬明忠如是說。

項(xiàng)目成功并網(wǎng)，離不開數(shù)科集團(tuán)對自主創(chuàng)新之路的執(zhí)著追求。

地下工程是成敗之關(guān)鍵，影響巨大。以應(yīng)城項(xiàng)目鹽穴儲氣庫為例，其地質(zhì)條件復(fù)雜，大口徑注采井鉆完井難度極大。數(shù)科集團(tuán)深地技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)與中科院武漢巖土所楊春和院士團(tuán)隊(duì)、中石油系統(tǒng)內(nèi)多家單位緊密協(xié)作，歷經(jīng)聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，不斷優(yōu)化鹽穴利用方案、鉆井工程系統(tǒng)方案，成功破解復(fù)雜鹽穴空間高效利用成套技術(shù)、數(shù)智化選址技術(shù)，掌握國際首創(chuàng)技術(shù)、制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)20余項(xiàng)，打造了一系列國際領(lǐng)先技術(shù)和配套產(chǎn)品包。特別值得一提的是，項(xiàng)目首次成功運(yùn)用鹽穴沉渣空間儲氣，首創(chuàng)國內(nèi)最大口徑注采井方案，顯著提升了鹽穴空腔利用率和注采井的注采氣量，同時(shí)降低了工程造價(jià)和縮短了建設(shè)周期。

壓氣儲能涉及眾多學(xué)科交叉、過程耦合，核心裝備如壓縮膨脹設(shè)備、儲換熱及發(fā)電機(jī)等具有極高的技術(shù)門檻。“針對大功率、大容量、長時(shí)儲能空氣壓縮/膨脹機(jī)組工藝設(shè)計(jì)、材料研發(fā)、快速加載控制策略等難題，我們成功突破大型軸向進(jìn)氣、下排氣、寬負(fù)荷工況頻繁啟停的軸流壓縮機(jī)關(guān)鍵技術(shù)，提出了壓縮機(jī)組軸流+離心的配置方案。研制出世界首臺容量最大、性能最優(yōu)的非補(bǔ)燃式壓縮空氣膨脹機(jī)設(shè)備，填補(bǔ)了國內(nèi)空白?！比f明忠表示，中國能建始終遵循“戰(zhàn)略是引擎、科研是先導(dǎo)、設(shè)計(jì)是龍頭、設(shè)備是關(guān)鍵、建設(shè)是基礎(chǔ)、數(shù)智是基座”的工作原則，以系統(tǒng)觀念、工程化思維布局，勇?lián)a(chǎn)業(yè)鏈鏈長角色，攜手行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)、裝備龍頭企業(yè)，以及高校、科研院所共同構(gòu)建產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，充分發(fā)揮“研投建營數(shù)”一體化優(yōu)勢，致力于打造全球頂尖的壓氣儲能系統(tǒng)，推動全球壓氣儲能產(chǎn)業(yè)繁榮發(fā)展。

科技創(chuàng)新實(shí)力備受矚目。應(yīng)城項(xiàng)目榮獲國家級第三批能源領(lǐng)域首臺（套）重大技術(shù)裝備、新型儲能試點(diǎn)示范項(xiàng)目、綠色低碳先進(jìn)技術(shù)示范項(xiàng)目稱號，儲能系統(tǒng)膨脹機(jī)、壓縮機(jī)更被評為2023年能源行業(yè)十大科技創(chuàng)新成果。萬明忠強(qiáng)調(diào)，中國能建秉承“全自主化、全產(chǎn)業(yè)鏈、全國產(chǎn)化、全開放式”合作理念，形成了一套技術(shù)自主可控、全產(chǎn)業(yè)鏈高效協(xié)同、兼顧效率和投資的大規(guī)模壓氣儲能的“能建方案”。

隨著可再生能源滲透率逐步提升，光伏和風(fēng)電等可再生能源發(fā)電“時(shí)間+空間”錯配問題愈發(fā)凸顯，進(jìn)一步催生電力系統(tǒng)的長時(shí)儲能調(diào)度需求。

在碳達(dá)峰碳中和背景下，新能源裝機(jī)及發(fā)電量占比將大幅提升。長時(shí)儲能作為支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的“壓艙石”“穩(wěn)定器”，是碳中和時(shí)代的必然呼喚。壓氣儲能是一項(xiàng)能夠?qū)?biāo)抽水蓄能的長時(shí)物理儲能技術(shù)。相對于后者，壓氣儲能具有環(huán)境友好、建設(shè)周期短、選址靈活等特點(diǎn)。其建設(shè)周期為2年左右，遠(yuǎn)低于抽水蓄能6—8年，可利用自然鹽穴、人工硐室、廢棄洞穴進(jìn)行選址儲氣，便于在負(fù)荷中心、風(fēng)光大基地附近布局，可與分布式新能源緊密結(jié)合，尤其是在沙戈荒地區(qū)可形成對抽水蓄能的有益補(bǔ)充或部分替代。

萬明忠指出，中國能建率先開展300MW級壓氣儲能技術(shù)攻關(guān)和工程化布局，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)從“0到1”的工程化突破，正加速邁向“1到100”產(chǎn)業(yè)化躍升。

“我們圍繞沙戈荒、海上風(fēng)電、風(fēng)光儲等大型新能源基地，廣泛布局了一大批壓氣儲能項(xiàng)目，正在開發(fā)和建設(shè)的項(xiàng)目有50余個(gè)?！比f明忠介紹，下一步，數(shù)科集團(tuán)將在示范工程帶動下，著眼電網(wǎng)側(cè)儲能、負(fù)荷側(cè)儲能、新能源基地綠電外送、火電低碳改造、深地空間綜合利用等應(yīng)用場景，持續(xù)推動壓氣儲能向更大容量、更高效率、更長時(shí)方向進(jìn)行技術(shù)革新和工程化落地，進(jìn)一步促進(jìn)“科創(chuàng)+產(chǎn)業(yè)”加速融合，帶動萬億級規(guī)模增量市場。