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編者按：今天我們來科普一下，正常食用鹽和能源能有什么關系？關于壓縮空氣儲能

說到能源每個人都不陌生，但你知道鹽和能源有什么關系嗎？對，我說的就是那個我們每天都要吃的鹽。要說清這個問題，我們首先要來了解一下，什么是壓縮空氣儲能。

 

 

壓縮空氣儲能(compressed air energy storage，CAES)屬于一種物理方式的儲能，即空氣在整個過程中只存在溫度、壓強等狀態(tài)的變化，而不會發(fā)生化學方面的變化。儲能的意義在于吸納電網(wǎng)低谷時的“棄能”，而在用電高峰時回饋給電網(wǎng)。

 

簡單來說，就是將低谷電、棄風電、棄光電等不易儲藏的電力儲存在壓縮空氣中，將其轉化為空氣分子的內勢能。當用電高峰到來之時，再把高壓空氣的分子勢能釋放出來做功發(fā)電，從而改善發(fā)電與用電的時空結構。

 

儲存了眾多電力的壓縮空氣需要放在一間封閉性極好的“屋子”里，而這間“屋子”的“主人”就是鹽。食鹽開采后會自然留下一個場所，學名叫做“鹽穴”。“鹽穴”是一種極其寶貴的不可再生資源，并且密封性能良好。然而，長期以來這種資源的利用系數(shù)很低。由于鹽巖具有良好的蠕變特性、自愈合特性以及極低的滲透率，并且不會與空氣中的氧氣發(fā)生反應，因此是儲存高壓空氣的理想場所。

 

 

壓縮空氣儲能具有儲能密度大、存儲周期長、投資成本較少等優(yōu)點。按照運行方式的不同，壓縮空氣儲能系統(tǒng)可以分為補燃式和非補燃式兩大類（如圖）。

 

補燃式壓縮空氣儲能系統(tǒng)在膨脹做功時需要燃氣補熱才能維持系統(tǒng)的循環(huán)運行，因此存在能耗大與碳排放的問題。而非補燃式則采用了回熱技術，能夠收集利用儲能時產生的壓縮熱，來加熱透平進口的高壓空氣，因此擺脫了對燃氣的依賴。這樣既提高了能源利用效率，又可以實現(xiàn)零碳排放。

 

看來，依托地下鹽穴資源優(yōu)勢，采用非補燃壓縮空氣儲能系統(tǒng)，不失為一個實現(xiàn)大規(guī)模壓縮空氣儲能的理想解決方案。

 

此外，我國實行的峰谷電價制度，為儲能產業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了一個有利的政策環(huán)境。以平時段電價為基礎電價，高峰時段用電電價上浮，低谷時段用電電價下浮，以此來鼓勵用戶錯峰用電。

 

對于儲能產業(yè)來說，峰谷電價差套利是一種最為成熟的盈利模式。也就是說，“買空賣空”（即存進空氣再釋放空氣）就能賺錢。

 

 

隨著風能、太陽能等清潔能源的高速發(fā)展，建設大規(guī)模“能源銀行”就顯得十分迫切。而建設“能源銀行”，可以采用不同的運行模式。一般來說，“能源銀行”大體上可分為物理儲能、電化學儲能、電磁儲能等多種模式。

 

像“壓縮空氣儲能銀行”就屬于物理儲能模式。物理儲能模式還包括抽水蓄能和飛輪儲能等，其特點就是儲能介質不發(fā)生化學變化。 電化學儲能模式包括鉛蓄電池、鋰離子電池、液流電池、鎳氫電池等，其特點是在充放電過程中伴隨有儲能介質的化學反應或者變化。電磁儲能則包括超導儲能、電容儲能等。

 

建設鹽穴“能源銀行”不是只有壓縮空氣儲能這一條路。目前，德國利用地下鹽穴建造世界上最大的液流電池項目已取得了一定進展。該電池為氧化還原液流電池，以液體電解質的形式儲存能源。

 

液流電池的蓄電系統(tǒng)一般包含兩個儲液罐，內裝兩種不同的電解液。兩種電解液隔著一層薄膜進行離子交換，從而實現(xiàn)電能的儲存與釋放。為了解決電解液的環(huán)境問題，德國研究人員開發(fā)出了一種聚合物，將其溶于鹽水后可作為電解液，現(xiàn)在已通過了初步測試。

 

 

把“能源銀行”放到智慧能源這個大的背景，它調峰的意義就不只是局限于電網(wǎng)本身了。比如，我國天然氣的生產和消費就具有不平衡性，并且長距離的管道運輸也存在一定的時間差。因此，調峰的重要性不言而喻。

 

為了提升天然氣的調峰能力，利用鹽穴儲氣簡直就是一個絕佳的選擇。事實上，在世界上鹽穴儲氣庫一直被用作天然氣的調峰手段。進入21世紀之后，我國也開始著手進行鹽穴儲氣庫的論證和建設。

 

2007年，金壇率先建成亞洲鹽穴儲氣第一庫。據(jù)測算，一個20萬立方米的標準鹽穴可以儲備3000-4000萬立方米的天然氣。2018年10月31日，我國城鎮(zhèn)燃氣首個大型地下鹽穴儲氣庫在江蘇建成投運。

 

盡管投入商業(yè)應用的大規(guī)模儲能技術只有抽水蓄能和壓縮空氣儲能兩種。但隨著生態(tài)文明的建設，“能源銀行”仍舊前景廣闊。目前國內鹽穴在存儲石油、天然氣、壓縮空氣等方面都取得了長足進步，為智慧能源做出了重要貢獻。隨著我國煤改電、煤改氣的推進，未來開發(fā)鹽穴“能源銀行”大有可為！

 

參考文獻：

 

【1】江蘇省發(fā)改委.《江蘇鼓勵在電網(wǎng)側和用戶側建設儲能電站》，OFweek智能電網(wǎng)， 2018-08-29．

 

【2】常州市發(fā)改委.《發(fā)改委：金壇鹽穴壓氣儲能國家示范工程通過可研審查》，常州市人民政府， 2017-09-19。

 

【3】電力系統(tǒng)自動化 清華大學梅生偉等.《壓縮空氣儲能發(fā)電》，中國儲能網(wǎng)，2017-07-07。

 

【4】國家發(fā)展改革委 國家能源局.《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》，2016 年3 月。

 

【5】韓紅靜，梅生偉，王國華，陳留平，韓月峰，朱闖，王文慧.《大規(guī)模儲能技術 鹽穴電池儲能技術及發(fā)展前景》，2018-09-11。

 

【6】張毅榮.《德國用地下鹽穴建全球最大液流電池取得進展》，新華網(wǎng)，2017-11-26。

 

原標題:平時儲能用時取出 鹽穴竟然是能量銀行？