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江苏金坛:破解能源储运密码,空气里藏电

作者:陈月乔 来源:金坛融媒体 发布时间:2021-12-07 浏览:

中国储能网讯:双碳”目标下,传统能源应用的时代加快落幕,全面发展新能源大势所趋。但是,利用风、光等可再生能源发电存在许多不可控的矛盾,而储能是解决这些问题的重要手段。平日里触手可及的空气,在储能领域却成为了“新秀”。一种被称为超大号的电池——压缩空气储能,在苏南的一座城市:金坛,正逐步孕育生长。


常州金坛,是长三角一个拥有58万常住人口的行政区。这座小城工业经济快速发展,居民生活自在和谐。有序的城市运行,少不了电力的支撑。金坛供电公司是整个区域电力保障的中心枢纽,每日的繁忙和紧张掩盖在这座城市的平稳之下。

今年9月份以来,在电煤供应紧张的大背景下,很多地方的电力供应形势严峻,供需不平衡,电网运行就很容易出现波峰波谷,这样一来,电力调度的难度就加大了。不久前,金坛电网就经历了一场惊险的考验。国网常州市金坛区供电公司总经理庄重告诉记者,在10月14号,整个电网的供需矛盾达到了一个非常紧张的程度,电网运行的频率是50赫兹,在那一天电网频率一度曾经下降到49.95赫兹。

虽然有惊无险的度过了危机,但庄重回想起来依然觉得惊心动魄。最近几年,随着长三角一体化步伐的加快,金坛新增的工业项目如雨后春笋般冒了出来,作为经济运行的“晴雨表”,金坛的用电量和用电负荷一直增长强劲。

截止目前,全社会用电量的增幅超过了28%。在用电量快速增长的同时,用电负荷也在快速增长。今年夏天,用电最高负荷达到116万千瓦。

用电需求量持续增大、用电负荷不断升高,无形之中,让电网运行的波峰波谷更加明显,在工业企业开足马力的用电高峰,电网出现波峰,但到了工业企业集中下班的时候,电网又会急剧出现波谷。起起落落之间,庄重的心情也像坐过山车一样。

如果能有储能设备充当调节器和稳定器,电网的运行就会安全顺畅很多。今年九月底,金坛盐穴压缩空气储能发电系统,成功发出了第一度电。这个工程一期的储能容量为300兆瓦时,一个储能周期可存储电量30万度电,可供6万居民一天的用电,年发电量约1亿千瓦时。金坛的这个压缩空气储能发电系统却和当地的千年盐穴有着不解之缘。

金坛拥有丰富的盐矿资源,开采盐矿的历史有上千年,盐矿开采完后,就会留下形态大小各异的盐穴。穿越千年的风尘,如今这些盐穴却成为了一个个绿色能源中心。那么,一座座盐穴里究竟隐藏着什么样的能源存储奥秘呢?

早在十多年前,金坛就开始探索盐穴的用途,发现盐穴是存储天然气的好地方,第一座盐穴储气库的修建和运行开启了 “盐穴+能源”综合利用的先河。盐穴里既然可以储存天然气,那么,能不能存储压缩空气来吸纳和释放电力呢?压缩空气储能项目的研发团队,开始把目光投向了金坛的千年盐穴。

中盐金坛盐化有限责任公司副总工程师王国华介绍道,这个技术在国内没有现成的案例可循,虽然在国外有案例,但是技术保密比较严重,只能查到一些公开的资料文献。

作为压缩空气储能项目的总负责人,王国华就是在金坛直溪镇汀湘村这口22万立方米的盐穴里,开启了项目的探索之路。他利用电网低谷的电和可再生能源电网消纳不掉的电源,通过这些电来驱动压缩机,把从大气中取的空气在压缩过程中形成高温和高压的空气,通过储热系统提取出来,存储在储热系统当中。这个时候空气就变成了高压低温,高压低温的空气存储在地下盐穴,从而完成了电能的储存过程。电能释放的过程其实原理是跟存储是逆向的过程,存储在地下盐穴当中的高压冷空气进行释放,在释放的过程当中,同时存储在储热系统里面的压缩热也进行释放,跟空气形成交换,把空气又加热成高温和高压,这个时候的高温和高压空气驱动空气透平带动发电机形成电能输出。

让盐穴压缩空气储能系统,既可以储能又可以发电。反复推演了很久,王国华团队摸索出了整个盐穴压缩空气储能项目的理论体系和设计框架。但到了实践环节,却依旧需要“摸着石头过河”。空气动力透平膨胀机在整个压缩空气储能项目中承担着“动力源”的作用,是保证整套设备稳定运行的心脏,但这样的核心设备,却没有现成的设备可以使用,需要项目团队重新进行研发定制。

最终王国华团队克服了材料、工艺等各方面的难题,王国华团队和清华大学自主研发出了这台“空气动力透平膨胀机”,是目前投入运行容量最大的空气动力透平膨胀机。在2020年11月27日这天, “空气动力透平膨胀机”在金坛盐穴压缩空气储能项目的施工现场顺利完成安装。

随着项目建设的推进,压缩机、换热器等专门研发定制的设备陆续完成了安装,2021年年初,整个系统进入了调试环节,但项目运行方的工作人员入场后看到项目图纸,却犯难了。

由于整套设备基本都是自主研发制造的,没有现成的经验和标准可以借鉴,调试团队只能顶着压力,小心翼翼一点点进行尝试。

经过千百次的反复调试,今年9月份,金坛这个压缩空气储能发电系统,成功发出了第一度电。但距离真正实现商业化运营,却依然还有一段不小的路程。目前,除了传统的抽水储能,电池储能、压缩空气储能、超导磁储能、飞轮储能等新型储能技术都在齐头并进,金坛如何利用自己的资源禀赋,在未来,让盐穴压缩空气储能成为寿命长、成本低的可商业化储能方式,依然任重道远。

中盐华能储能科技有限公司总经理蔺通表示,储能有各种新型的储能技术,每个技术都有不同的特点,都在不断探索前进。这个项目是我国第一个商业化的压缩空气储能电站,是国家物理储能领域唯一的国家试验示范项目。目前该项目正在进行整体的安装收尾和整体的调试工作,预期明年能够投入商业运行。

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关键字:压缩空气储能

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