在肥城经济开发区，坐落着一个神奇的储能电站，不烧煤、不烧天然气，而是通过地下千米的废弃盐穴将空气压缩实现储能，被称为超大号“城市充电宝”。这是国际首套10MW盐穴压缩空气储能国家示范电站，2021年9月并网发电;2022年7月，获批成为我国首座参与电力现货交易的压缩空气储能独立电站。
《山东省建设绿色低碳高质量发展先行区三年行动计划(2023-2025年)》提出提升电力系统调节能力，提升新型储能应用水平，推广能量型锂电池、压缩空气等先进储能技术。废弃盐穴为何会与储能牵上线?这种新型储能技术有何亮点，对落实“双碳”战略有何作用?
低谷时段充电，高峰时段放电
“丁零零!”4月23日下午6时26分，肥城经济开发区10MW盐穴压缩空气储能国家示范电站集控室内，一阵电话铃声响起。
“6时56分准时并网调峰。”电话那头是国家电网调度中心的指令。
电站的工作人员收到指令后，立即按下盐穴储能释放电能启动键。这时，电站的空气膨胀机开始发电前的暖机升速，随后存储在盐穴中的高压低温空气和储存在导热油罐中的热能被同时释放，电站开始发电。
“从接到指令，到发电设备100%高效运转，只需要12分钟。”中国储能(山东)电力能源有限公司项目经理侯虎灿说，电站完成一次充电需要6个小时，可以连续发电4个小时，每小时能发电1万度，可满足4500户居民一天的用电需要。
盐穴是盐矿开采后留下的废弃矿洞，位于地下800—1000米处，容积可达数十万立方米，并且穴壁夯实，经得住地底高压，可以用于储存高压空气、天然气、石油和氢气等能源。
作为全国最大的井矿盐生产基地之一，肥城市年制盐规模达到720万吨，形成了46对容积巨大、密闭性好、稳定性高的盐腔。“目前可利用腔体达2000万立方米，而且每年还会产生300多万立方米的巨型盐穴。”肥城市副市长周学志说，如果这些盐穴不用来储能，老井就要进行注水封堵，防止发生地面塌陷等事故。
肥城市把这些废弃盐穴作为“绿色财富”，将盐穴储能纳入五大主导产业链条，与全国储能领域权威研究机构中科院合作，高标准规划盐穴储能产业园，高质量推进储能电站项目建设。
“简单来讲，如果我们找到一个足够大的腔体，向其中充入大量高压空气。放开充气口，就能得到一大股风;再利用这股风，吹动发电机，就可以发电。盐穴就是这个合适的大腔体。”侯虎灿说，利用盐穴发电主要需要两个步骤，第一步是在储能阶段，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”，利用过剩电能将空气压缩到地下的盐穴中，实现电能向空气势能的转化;第二步是在电能需求高峰时，将盐穴中的高压空气放出，形成强大的风力，带动发电机发电，实现空气势能向电能的转化。
“盐穴储能是一种极具发展前景的大规模清洁物理储能技术，可以实现电网削峰填谷，提升电网调节能力和新能源消纳能力。”侯虎灿介绍。
零碳排放，技术国际领先
风电、光伏发电等新能源电力具有间歇性、波动性、随机性等特点，与生产生活用电高峰之间存在时间差，未接入电网而被浪费弃用，就产生了“弃风弃光”。
实现我国能源发展战略目标，“十四五”期间光伏发电和风电等新能源发电的比重必将进一步提升。然而，新能源发电的间歇性等特点，需要配套储能电站才能承担电力保障。
侯虎灿介绍，目前，世界上最常见的大规模储能技术是抽水蓄能。“这种方法虽然成熟可靠，但也存在一些缺点，电站的建设周期比较长，需要6至7年;需要占用大量土地资源，甚至破坏生态等。”侯虎灿说，相比之下，盐穴储能有着较强优势。
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。“盐穴储能电站建设周期较短，一年左右即可，且单位成本低、系统寿命长、不会造成环境污染，在‘双碳’背景下，盐穴储能将得到越来越多的关注。”
“综合开发利用这些废弃的盐穴，就是为可持续发展、绿色发展、高质量发展另辟蹊径。”肥城经济开发区党工委书记、管委会主任孙栋说。在中科院工程热物理所、武汉岩土力学研究所、中储国能公司支持下，2021年9月23日，肥城10MW压缩空气储能电站向电网发出了第一度电，标志着全国首套盐穴压缩空气储能电站成功并网投产。“这是一种安全、环保、高效的大规模物理储能方式，电效率达到70%以上，整个过程没有碳排放，技术及性能国际领先。”
2022年7月，该电站又获批成为我国首座参与电力现货交易的压缩空气储能独立电站，入选“山东省能源领域新技术、新产品和新设备目录”和“2021年国家能源领域首套重大技术装备”。
“肥城10MW先进压缩空气储能示范电站每年可发电1320万度以上，年度节约标准煤约4200万吨，实现二氧化碳减排1.1万吨。”侯虎灿说。
从10MW到300MW，拥抱储能新风口
10MW盐穴压缩空气储能国家示范电站不远处，是中储国能300MW盐穴压缩空气储能电站项目的施工现场。工地上，挖掘机推土机轰鸣震耳，重型卡车来回穿梭，工人们正在紧张有序地放线、定位、埋桩。该项目入选国家能源局2021年国家能源领域首台(套)重大技术装备项目、省2022年度储能示范项目和省2022年重大基础设施项目。
“项目第二阶段为300MW，投资15亿元，项目全部建成后，一小时能发电31万度，相当于一个中型抽水蓄能电站的规模。”中科院工程热物理研究所项目负责人李文介绍。
“盐穴往往位于地下千米深处，储能设施建设仅能通过管道井进行，无法直接窥探其内部真实而完整的场景，并且用于存储压缩空气的腔室最好是有利于承受高压的梨形，但天然产生的盐穴形状往往形状不规则，需要人工打磨塑造，增加了工程建设的困难;再就是施工过程中难免遇到盐穴中残留的盐分，高浓度的盐水对钢铁等材料腐蚀性大，可能破坏施工设备。”李文认为，盐穴储能技术的应用还面临多重挑战，需要工程、科研、地质勘探、机械研发等领域联合一起攻坚。
我省风电、光伏产业发展迅速、规模巨大，但电力调峰、储能能力却不足。2022年8月，省能源局印发《山东省风电、光伏发电项目并网保障指导意见(试行)》，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。
“泰安盐矿资源丰富，埋深适中，除开展盐穴压缩空气储能外，地下盐穴还可以用来储存天然气。从地质的角度看，泰安有潜力成为山东省的储能中心，能储气、储油、储电，对山东的能源转型将起到重要作用。”中国工程院院士、中科院武汉岩土力学研究所研究员杨春和说。
目前，中电建、中能建、华能等央企国企相继进驻肥城，落地产业链项目6个，年内还将有6个项目签约，12个项目总投资达到260.5亿元，肥城市被确定为“鲁中先进压缩空气储能重点区”。
未来，肥城将建成千兆瓦级盐穴储能基地，打造百亿乃至千亿级储能产业。“肥城4个制盐扩穴项目已全部开工建设，将新打井40对，年新增制盐规模540万吨，整体制盐规模突破1200万吨。届时年造穴能力由现在的300万立方米，提升至500万立方米。”肥城市委副书记、市长范长征说，“计划用三年时间，打造千万吨级的储能配套制盐产业园、千兆瓦级盐穴储能调峰基地、10亿立方米盐穴天然气储气库基地、百亿级储能储气装备制造基地，推动经济社会发展绿色化、低碳化。”
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