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

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

應(yīng)城項(xiàng)目在壓氣儲(chǔ)能領(lǐng)域創(chuàng)下了三項(xiàng)世界之最：?jiǎn)螜C(jī)功率最大、儲(chǔ)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(chǔ)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(guò)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(guó)際首創(chuàng)、首次突破，核心技術(shù)裝備實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化。

據(jù)數(shù)科集團(tuán)黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)萬(wàn)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(zhǎng)時(shí)《中國(guó)能建壓氣儲(chǔ)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(guò)“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(guó)新型長(zhǎng)時(shí)壓氣儲(chǔ)能工程化水平再上新臺(tái)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(chǔ)氣庫(kù)，打造出一個(gè)超級(jí)“充電寶”——單機(jī)功率高達(dá)300兆瓦級(jí)，儲(chǔ)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(wàn)居民一年的用電需求，能夠有效應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電的波動(dòng)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(chǔ)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(chǔ)存至高壓密閉設(shè)備中，然后在用電高峰期釋放出來(lái)驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。近年來(lái)，我國(guó)壓氣儲(chǔ)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(wú)到有、從弱到強(qiáng)、從跟隨到領(lǐng)先的跨越式發(fā)展，國(guó)內(nèi)1.5MW、10MW、100MW級(jí)壓氣儲(chǔ)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(guó)際領(lǐng)先地位。

中國(guó)能建為何選擇率先開(kāi)展300MW級(jí)壓氣蓄能呢？萬(wàn)明忠解釋道，這個(gè)規(guī)模與我國(guó)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(guò)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(jí)機(jī)組的發(fā)展，符合電力技術(shù)的升級(jí)規(guī)律，將成為我國(guó)壓氣蓄能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的有效途徑。

作為國(guó)家能源電力和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的“排頭兵”，中國(guó)能建致力于研發(fā)和推廣壓氣儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案，旨在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。萬(wàn)明忠強(qiáng)調(diào)，中國(guó)能建承擔(dān)了我國(guó)90%以上的電力勘測(cè)、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(chǔ)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(chǔ)能領(lǐng)域。

“當(dāng)前，全球大多數(shù)運(yùn)行中的鹽穴型壓氣儲(chǔ)能電站皆需通過(guò)燃燒煤炭或天然氣來(lái)熱化空氣，即所謂的“補(bǔ)燃”，這無(wú)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(guò)程中產(chǎn)生熱量的有效回收，無(wú)燃燒、無(wú)排放，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)一體化?！?萬(wàn)明忠如是說(shuō)。

項(xiàng)目成功并網(wǎng)，離不開(kāi)數(shù)科集團(tuán)對(duì)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(chǔ)氣庫(kù)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(guó)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(guó)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(chǔ)氣，首創(chuàng)國(guó)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(chǔ)能涉及眾多學(xué)科交叉、過(guò)程耦合，核心裝備如壓縮膨脹設(shè)備、儲(chǔ)換熱及發(fā)電機(jī)等具有極高的技術(shù)門(mén)檻。“針對(duì)大功率、大容量、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(tái)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(guó)內(nèi)空白?！比f(wàn)明忠表示，中國(guó)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(zhǎng)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(yíng)數(shù)”一體化優(yōu)勢(shì)，致力于打造全球頂尖的壓氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，推動(dòng)全球壓氣儲(chǔ)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(guó)家級(jí)第三批能源領(lǐng)域首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備、新型儲(chǔ)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(hào)，儲(chǔ)能系統(tǒng)膨脹機(jī)、壓縮機(jī)更被評(píng)為2023年能源行業(yè)十大科技創(chuàng)新成果。萬(wàn)明忠強(qiáng)調(diào)，中國(guó)能建秉承“全自主化、全產(chǎn)業(yè)鏈、全國(guó)產(chǎn)化、全開(kāi)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(chǔ)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(cuò)配問(wèn)題愈發(fā)凸顯，進(jìn)一步催生電力系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(chǔ)能是一項(xiàng)能夠?qū)?biāo)抽水蓄能的長(zhǎng)時(shí)物理儲(chǔ)能技術(shù)。相對(duì)于后者，壓氣儲(chǔ)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(chǔ)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(duì)抽水蓄能的有益補(bǔ)充或部分替代。

萬(wàn)明忠指出，中國(guó)能建率先開(kāi)展300MW級(jí)壓氣儲(chǔ)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(chǔ)等大型新能源基地，廣泛布局了一大批壓氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，正在開(kāi)發(fā)和建設(shè)的項(xiàng)目有50余個(gè)?！比f(wàn)明忠介紹，下一步，數(shù)科集團(tuán)將在示范工程帶動(dòng)下，著眼電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能、負(fù)荷側(cè)儲(chǔ)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(chǎng)景，持續(xù)推動(dòng)壓氣儲(chǔ)能向更大容量、更高效率、更長(zhǎng)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(dòng)萬(wàn)億級(jí)規(guī)模增量市場(chǎng)。