作为推动能源生产和利用方式变革的重要技术之一，储能，无疑将为能源转型带来机遇，而压缩空气储能更是储能技术领域“前沿中的前沿”。如果将千年盐穴唤醒，在其中压缩空气发电，便更称得上是一次穿越古今的“能源对话”。
在江苏常州中盐金坛盐化有限公司园区，随着由中国能建江苏院（以下简称“江苏院”）设计的盐穴压缩空气储能发电系统国家示范项目（以下简称“金坛盐穴压缩空气储能项目”）开工，闲置的盐穴将被逐渐“盘活”。
盐穴非补燃，压缩空气储能探新路
盐穴，即盐矿开采后留下的矿洞，是一种宝贵的不可再生资源。我国盐穴资源丰富，大部分体积巨大且密封性良好，适于储存石油、天然气等重要战略物资，也是储存高压空气的理想场所。然而，由于利用率不高，目前绝大多数处于闲置状态。金坛盐盆是我国优质的盐穴资源，面积大、盐质优、埋藏深、易开采、密封性好，是建造盐穴储气库的绝佳位置。盐穴压缩空气储能项目落址于此，将有利于探索盐穴循环利用和可持续发展的新路径。
金坛盐穴压缩空气储能项目是目前空气储能领域唯一国家示范项目、国内首个盐穴储能发电项目和世界首座非补燃式压缩空气储能商业电站，本期建设1套6万千瓦×5小时的盐穴非补燃式压缩空气储能发电系统，发电年利用小时数约为1660小时，电换电效率为60%以上，使用寿命超过30年，二期规划建设规模为35万千瓦，终期规模将达100万千瓦。
同时，项目将结合所在区域负荷发展及可再生能源的开发情况，构建基于盐穴压缩空气储能发电系统的微电网工程，在规模和效率上为国内压缩空气储能项目树立典范，并为我国建立压缩空气储能领域标准体系、打造华东地区大型空气储能基地和面向江苏全省的大型调峰电源基地奠定基础。
盐穴压缩空气储能项目容量大、寿命长、费用低、响应快、运行活、效率高、污染少、占地小，可实现电力供应的“削峰填谷”、“调频稳压”。盐穴压缩空气储能技术借助盐穴对空气进行压缩，实现能量的存储转化。储能时，多级压缩机将空气压缩至高压状态，储存至地下盐穴，完成电能到空气压力势能的转换；释能时，压缩空气从地下盐穴释放，驱动透平膨胀机发电，完成空气压力势能到电能的转换。
发电全程“零”燃料消耗，让人眼前一亮。原来，这得益于清华大学研发的非补燃压缩空气储能发电技术。从介入项目开始，江苏院发电工程公司项目经理李季所在的设计团队便与这项新技术打起了交道。
根据运行原理不同，压缩空气储能系统可分为补燃式和非补燃式两类。补燃式系统运行依赖于大量化石燃料的燃烧补热，不仅能耗大、污染重，而且因压缩热被弃用，循环效率较低。非补燃式系统则采用了热压分储方式和回热技术，能将压缩热存储在蓄热罐中，使整个系统绝热，既能提高循环效率，又能实现储能过程的无燃烧、无排放。
“项目除供电外，还能利用压缩热和透平的低温排气实现供热、供冷，能量综合效率可以达到85%。随着技术研发的推进，未来的储能效率有望突破70%。”李季表示。
摸石头过河，“中国创造”绘未来
作为国际率先采用非补燃技术的压缩空气储能电站，金坛盐穴压缩空气储能项目是“中国创造”的有力证明。江苏院发电工程公司总经理宋坤林表示，由于走的是与国外压缩空气储能电站完全不同的技术路径，没有设计规范标准可依据、没有工程布局可参考、没有系统流程可套用，一切都得摸着石头过河，“当务之急就是对新理念、新工艺、新设备的调研、学习和消化。
根据项目的系统功能分区，设计团队联同业主和清华大学开展了深入的调研工作。针对发电系统的核心设备压缩机和空气透平机，发现国内尚未有成熟的机型，需通过研发生产，确定结构型式和主机参数；针对储气系统，远赴德国调研了世界首座补燃式压缩空气储能电站和国内油气单位在金坛的盐穴储气库，了解盐穴储气的密闭性和稳定性；针对储热系统和换热系统，调研了德令哈光热电站，学习了储热系统的设计选型，以确定导热油介质和换热器结构型式。
将原理图转化为工程应用，每一步都凝结着设计团队的缜密思考和辛勤付出。依据清华大学提供的非补燃压缩空气储能发电技术方案，他们开展了工艺流程方案设计，进行了设备合理选型和总平优化布局，根据发电系统、压缩系统、储热系统、换热系统等4个环节的不同功能进行了分区布置，并对系统流程设计不断优化，确保系统合理、分区明确、流程顺畅。
在标准执行方面，设计团队也遭遇了“拦路虎”。由于金坛盐穴压缩空气储能项目对于测算连接压缩机管口的允许推力和力矩须严格执行美国石油学会制定的标准，而高容量、高参数、高转速的压缩机管径大、管壁厚，对其应力计算的难度非常大。他们经过多次调整布置方案，反复验证数据结果，才最终满足了要求。
“项目的建设，将有利于我国创建具有完全自主知识产权的压缩空气储能技术体系，推动储能产业自主创新水平提升，促进大规模物理储能技术及设备的研发。同时，这也是江苏院承接的首个大规模物理储能项目，具有里程碑意义。”宋坤林表示，依托金坛盐穴压缩空气储能项目，江苏院将在关键领域攻关，在前沿阵地探索，与国内顶尖技术专家头脑风暴，朝着引领未来智慧能源系统高端设计技术迈步，为促进我国能源结构的清洁化转型和引领智能电网向低碳、绿色方向建设与发展贡献力量。
