“成功!”1月9日，伴隨著(zhù)最后一個(gè)控制開(kāi)關(guān)被合上，寬敞明亮的集控室內爆發(fā)出熱烈的掌聲與歡呼聲，中國能建主體投資建設的全球首座300兆瓦(MW)壓氣儲能示范工程“能儲一號”在湖北應城全容量并網(wǎng)發(fā)電成功。
湖北應城壓氣儲能示范工程單機功率達300MW、儲能容量達1500兆瓦時(shí)(MWh)、系統轉換效率約70%，是目前世界單機功率最大的全容量并網(wǎng)發(fā)電壓氣儲能示范工程。
“該工程創(chuàng )造了單機功率、儲能規模和轉換效率三項世界紀錄，具有首創(chuàng )性、示范性和引領(lǐng)性的里程碑意義。”中國能建黨委書(shū)記、董事長(cháng)宋海良說(shuō)。
創(chuàng )新采用“非補燃”技術(shù)實(shí)現零排放
壓縮空氣儲能是一項新型蓄電技術(shù)，因其具有易建設、大容量、深調峰、強構網(wǎng)、全綠色、安全可靠等優(yōu)勢而成為能源行業(yè)追逐的熱點(diǎn)，是目前除抽水蓄能之外最為成熟的物理儲能技術(shù)之一，業(yè)內稱(chēng)其為“超級綠色充電寶”。
“風(fēng)電、光伏等新能源比較‘調皮’。雖然我國新能源裝機規模不斷增加，但電力供應還存在有時(shí)過(guò)剩有時(shí)不足的問(wèn)題，且頻率忽高忽低。這就需要儲能來(lái)?yè)?lsquo;綠電管家’，平衡電網(wǎng)供需。”中國能建數科集團副總經(jīng)理李峻介紹，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是利用電網(wǎng)負荷低谷時(shí)的剩余電力壓縮空氣，將其儲藏在高壓密封設施內，在用電高峰釋放出來(lái)發(fā)電。
近年來(lái)，我國壓氣儲能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程明顯提速，相關(guān)技術(shù)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從弱到強、從跟跑到領(lǐng)跑的發(fā)展轉變，國內1.5MW、10MW、60MW級壓氣儲能項目陸續投運。在湖北應城項目之前，壓氣儲能工程項目的最大單機功率停留在幾十兆瓦區間。湖北應城壓氣儲能示范工程單機功率達300MW、儲能容量達1500MWh，意味著(zhù)其滿(mǎn)負荷工作時(shí)，每日充放電循環(huán)吞吐的空氣量達到1.35萬(wàn)噸，相當于320節高鐵車(chē)廂的重量，年均發(fā)電約5億千瓦時(shí)，可以滿(mǎn)足25萬(wàn)家庭1年的生活用電需求。
“能儲一號”通過(guò)創(chuàng )新采用“非補燃”技術(shù)，實(shí)現了零碳排放，極大提高了轉換效率。目前世界上大部分已投運的鹽穴型壓氣儲能電站需要天然氣來(lái)加熱空氣。這個(gè)過(guò)程叫作補燃，會(huì )產(chǎn)生污染排放并造成壓縮熱的損失。“能儲一號”無(wú)任何化石燃料參與，是利用自身的內循環(huán)實(shí)現非補燃，能夠做到真正的零碳。
“大家都知道打氣筒在打氣的時(shí)候會(huì )發(fā)熱，即空氣壓縮過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生熱量。我們把這個(gè)熱量巧妙地利用起來(lái)了。”李峻介紹，利用自主研發(fā)的先進(jìn)技術(shù)，將空氣壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收再利用，機組在“一呼一吸”間完成儲電和發(fā)電，全過(guò)程無(wú)任何化石燃料參與，沒(méi)有任何燃燒、排放，實(shí)現全綠色、非補燃、高效率和低成本，成為世界壓氣儲能電站的標桿。
開(kāi)展地下600米處能量存儲轉換
600米深度、300MW單機功率的條件，對地上部分的適配器要求非常高，研發(fā)團隊還要設法減少鹽分對管柱、葉片的侵蝕。“在這個(gè)項目中，團隊首次使用了壓裂連通井來(lái)儲存高壓空氣，將鹽穴沉渣空間利用理念變成了工程實(shí)踐。此外，團隊還首次提出并研發(fā)了高位注氣—低位排鹵等一系列新技術(shù)，高效利用了孔隙儲氣，建成了具有70萬(wàn)方左右的地下儲氣空間，保證30萬(wàn)千瓦機組的正常運行。”中國工程院院士楊春和說(shuō)。
“能儲一號”能實(shí)現單機功率大幅跨越的“殺手锏”之一是儲換熱球罐。“能儲一號”的儲熱系統核心裝備單罐直徑19米、重量500噸。在此之前，國內還從未有過(guò)適用于壓縮空氣儲能頻繁儲換熱工況、儲熱溫度能達到180攝氏度以上的大型球罐。
“球罐施工難度極大，為預防在焊接過(guò)程中球罐發(fā)生變形，必須由12位技術(shù)精湛的焊接工程師同時(shí)施焊，才能保證焊接平衡。”中國能建集團裝備有限公司負責儲換熱球罐生產(chǎn)的工作人員回憶道。
“‘能儲一號’能夠每天蓄能8小時(shí)、釋能5小時(shí)，使用壽命長(cháng)達30年以上。其每年將節約標煤15.9萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放41.1萬(wàn)噸，可有效應對新能源發(fā)電的波動(dòng)性、間歇性和隨機性問(wèn)題，電力調峰能力是同規?；痣姍C組的3倍，是新能源發(fā)展的‘最佳拍檔’。”中國能建首席專(zhuān)家，數科集團黨委書(shū)記、董事長(cháng)萬(wàn)明忠表示，以“能儲一號”為代表的新型儲能具有長(cháng)時(shí)間、大容量、強構網(wǎng)等特性，是構建新型電力系統的關(guān)鍵支撐，將為電網(wǎng)安全穩定運行和新能源消納發(fā)揮重要作用。(科技日報記者 操秀英)
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