中国能建引领全球压气储能电站步入“300MW级”单机商业化新阶段

来源：kaiyun.com官网    发布时间：2024-04-14 12:39:41

  4月9日，世界首座300MW级压气储能电站——湖北应城300MW/1500MWh压气储能电站示范工程（简称“应城项目”）顺利并网，这标志着全球压气储能事业步入“300MW级”单机商业化时代。

  应城项目在压气储能领域创下了三项世界之最：单机功率最大、储能顶级规模、转换效率最高。同时，它还打造了六大行业示范：压气储能系统示范、核心装备自主化示范、绿色低碳先进的技术示范、精品工程示范、全产业链全过程数智化示范、盐穴综合利用成套技术示范，以及多项国际首创、首次突破，核心技术装备实现100%国产化。

  据数科集团党委书记、董事长万明忠介绍，应城项目的成功并网发电，实现了行业从“0到1”的重大突破，验证了大容量、高效率、超长时《中国能建压气储能系统解决方案》的可靠性、创新性和领先性，彰显了全球领跑地位。数科集团正通过“科学技术创新+工程化实践”双管齐下，以培育和打造新质生产力为战略重点，持续引领我国新型长时压气储能工程化水平再上新台阶。

  应城项目坐落于湖北应城市，利用废弃盐矿洞穴作为储气库，打造出一个超级“充电宝”——单机功率高达300兆瓦级，储能容量达到1500兆瓦时，系统转换效率约70%，每天蓄能8小时、释能5小时，年均发电量约5亿千瓦时，相当于以空气为介质，转化的电量足以满足75万居民一年的用电需求，能够有效应对新能源发电的波动性、间歇性和随机性，为湖北省电网安全稳定运行和省内新能源消纳提供有力支持。

  压气储能的工作原理是利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气，储存至高压密闭设备中，然后在用电高峰期释放开来驱动膨胀机带动发电机发电。近年来，我国压气储能产业化进程显著加快，有关技术已经实现从无到有、从弱到强、从跟随到领先的跨越式发展，国内1.5MW、10MW、100MW级压气储能项目相继投运且规模逐步扩大，研发及产业化进程已处于国际领先地位。

  中国能建为何选择率先开展300MW级压气蓄能呢？万明忠解释道，这个规模与我国电源主力装机结构中的火电机组容量相当，在逐步取代现有的燃煤机组过程中，发电机、厂房、外送等资源都能够获得充分利用。他认为，按照以往经验，稳步推进300MW、600MW、1000MW各级机组的发展，符合电力技术的升级规律，将成为中国压气蓄能产业加快速度进行发展的有效途径。

  作为国家能源电力和基础设施建设的“排头兵”，中国能建致力于研发和推广压气储能系统解决方案，旨在构建新型电力系统。万明忠强调，中国能建承担了我国90%以上的电力勘测、设计、科研和行业标准制定任务，拥有全环节的专业实力。由于压气储能的发电原理和各分系统与火电相似，只需将燃料从“燃煤”改为“高压空气”，技术资源便可迅速转移到压气储能领域。

  “当前，全球大多数运行中的盐穴型压气储能电站皆需通过燃烧煤炭或天然气来热化空气，即所谓的“补燃”，这无疑导致了污染物的排放和压缩热的浪费。而本项目采用“非补燃”技术，实现空气压缩过程中产生热量的有效回收，无燃烧、无排放，真正的完成环保、高效、经济一体化。” 万明忠如是说。

  地下工程是成败之关键，影响巨大。以应城项目盐穴储气库为例，其地质条件复杂，大口径注采井钻完井难度极大。数科集团深地技术科研团队与中科院武汉岩土所杨春和院士团队、中石油系统内多家单位紧密协作，历经联合技术攻关与实验验证，一直在优化盐穴利用方案、钻井工程系统方案，成功破解复杂盐穴空间高效利用成套技术、数智化选址技术，掌握国际首创技术、制定行业标准20余项，打造了一系列国际领先技术和配套产品包。特别值得一提的是，项目首次成功运用盐穴沉渣空间储气，首创国内最大口径注采井方案，明显提升了盐穴空腔利用率和注采井的注采气量，同时降低了工程建设价格和缩短了建设周期。

  压气储能涉及众多学科交叉、过程耦合，核心装备如压缩膨胀设备、储换热及发电机等具有极高的技术门槛。“针对大功率、大容量、长时储能空气压缩/膨胀机组工艺设计、材料研发、快速加载控制策略等难题，我们成功突破大型轴向进气、下排气、宽负荷工况频繁启停的轴流压缩机关键技术，提出了压缩机组轴流+离心的配置方案。研制出世界首台容量最大、性能最优的非补燃式压缩空气膨胀机设备，填补了国内空白。”万明忠表示，中国能建始终遵循“战略是引擎、科研是先导、设计是龙头、设备是关键、建设是基础、数智是基座”的工作原则，以系统观念、工程化思维布局，勇担产业链链长角色，携手行业领军企业、装备有突出贡献的公司，以及高校、科研院所共同构建产业创新生态，充分的发挥“研投建营数”一体化优势，致力于打造全球顶尖的压气储能系统，推动全球压气储能产业繁荣发展。

  科技创新实力备受瞩目。应城项目荣获国家级第三批能源领域首台（套）重大技术装备、新型储能试点示范项目、绿色低碳先进的技术示范项目称号，储能系统膨胀机、压缩机更被评为2023年能源行业十大科学技术创新成果。万明忠强调，中国能建秉承“全自主化、全产业链、全国产化、全开放式”合作理念，形成了一套技术自主可控、全产业链高效协同、兼顾效率和投资的大规模压气储能的“能建方案”。

  随着可再次生产的能源渗透率逐步提升，光伏和风电等可再次生产的能源发电“时间+空间”错配问题愈发凸显，进一步催生电力系统的长时储能调度需求。

  在碳达峰碳中和背景下，新能源装机及发电量占比将大幅度的提高。长时储能作为支撑新型电力系统构建、实现“双碳”目标的“压舱石”“稳定器”，是碳中和时代的必然呼唤。压气储能是一项能够对标抽水蓄能的长时物理储能技术。相对于后者，压气储能具有环境友好、建设周期短、选址灵活等特点。其建设周期为2年左右，远低于抽水蓄能6—8年，可利用自然盐穴、人工硐室、废弃洞穴进行选址储气，便于在负荷中心、风光大基地附近布局，可与分布式新能源紧密结合，尤其是在沙戈荒地区可形成对抽水蓄能的有益补充或部分替代。

  万明忠指出，中国能建率先开展300MW级压气储能技术攻关和工程化布局，实现了行业从“0到1”的工程化突破，正加速迈向“1到100”产业化跃升。

  “我们围绕沙戈荒、海上风电、风光储等大型新能源基地，广泛布局了一大批压气储能项目，正在开发和建设的项目有50余个。”万明忠介绍，下一步，数科集团将在示范工程带动下，着眼电网侧储能、负荷侧储能、新能源基地绿电外送、火电低碳改造、深地空间综合利用等应用场景，持续推动压气储能向更大容量、更高效率、更长时方向进行技术革新和工程化落地，进一步促进“科创+产业”加速融合，带动万亿级规模增量市场。

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