盐穴压缩空气储能电站解析
发布日期：2022/4/11
高中地理教材明确指出，自然资源关乎国家安全。
对于能源供给，可再生清洁能源的开发与利用、多渠道进口能源、建设满足能源需求的能源储备库等都是确保能源安全的重要途径。
能源存储是一类将富余能量贮存起来，并在需要时释放利用的技术。其实我们早就接触过能源存储设备或装置。
例如水库。水库放水时利用水的势能进行发电，因而水库是一种以水为介质的能量存储设施。再如可充电电池。它们通过内部化学反应完成充电-放电过程，是一种存储电能的装置。
然而，水也好，电池中的化学物质也罢，都不是随处可得的。能否用唾手可得之物作介质来完成能量存储呢？比如，空气？
空气发电不是梦
空气能否被用来储能？让我们来推导一番。
首先，空气能否被用来对外输出能量？
答案是可以！
利用空气产能最典型的例子便是风力发电。空气在压力差下流动形成风，让风驱动发电机的叶片旋转，产生电能。
但是，风力发电得靠老天爷赏脸。要是遇到晴朗无风的日子，风力发电就是痴人说梦了。
那么，能否打破风力发电对自然条件的限制，做到随时需要、随时发电呢？
可以，但需要人工造风。
人工造风难度在于气压分布会随时间、地形、季节等不断变化，我们难以随心所欲地操纵气压分布制造确定风向的风。
但是，有办法规避！
如果把空气打入到气球中封起来。等想吹风的时候再把气球口略微打开。气球在漏气的同时，我们也得到了风。
再畅想一下，如果我们能找到一个足够大的空腔，向其中充入大量高压空气并密封好。等到要吹风的时候，放开充气口，不就能够得到一大股风吗？
再利用这股风，吹动发电机，不就可以发电了吗？
所以利用空气发电理论上是行得通的。只是问题在于去哪里找足够大的空腔来装空气呢？
盐穴
巧了，自然界中还真有大空腔可用来存放高压空气。
这就是盐穴。
（世界第二大盐穴——伊朗N3盐穴）
盐穴是采盐或盐矿流失后留下的产物。当通过灌水、抽取等方法将地下较厚的盐层或盐丘中的盐提取出来后，就会在地下留下体积巨大的空洞，即盐穴。
盐穴的容积可达数十万立方米，并且穴壁夯实，经得住地底高压。
我国有很多盐穴，分布广泛，但大部分被遗留抛弃，极少被再次利用。有少许盐穴被贮存天然气或者石油。
盐穴是极好的超大“气球”，用来装压缩空气非常合适。
盐穴发电的原理
利用盐穴发电主要需要两个步骤：
第一，向盐穴中压入空气并封存。
这一步需要外界提供能量，将空气压缩到地下的盐穴中。
压缩需要的能量可以用富裕的电能完成。例如在电能需求低谷的深夜，将过剩电能用来压缩空气，实现电能到空气势能的转化。
第二步，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。发出的电能返还回电网，实现空气势能到电能的转化。这一步可以在电能需求高峰时进行。
（一座盐穴发电站示意图）
此外，空气膨胀和机器运转产生的热量也可以被收集利用。
一座盐穴发电站在耗能低谷时存储多余能量，在耗能高峰时放出所存储能量，宛如用空气制成的“充电宝”，做到电力供需的“削峰填谷”。
另外，由于利用空气储能的过程无燃烧、不产生温室气体、不污染环境，盐穴储能非常环保。
如果压缩空气所需的能源来自可再生清洁能源（如太阳能），整个过程就更加对环境友好，同事符合我国目前节能减排的国策（如“碳中和”）。
我国盐穴储能的现状
盐穴储能技术相对于其他储能技术起步晚，但进展快。目前已有部分盐穴储能站投入商业运行。
2021年9月23日，山东省肥城市10兆瓦盐穴储能电站向电网发出第一度电，标志着我国首套盐穴压缩空气储能电站成功投产。
该项目由中科院工程热物理研究所研发，运行效率可达70%。等到该储能电站火力全开后，一小时就能发31万度电，相当于一个中型抽水蓄能电站的规模。
除山东外，全国亦有多地正探索盐穴储能的可能性。例如，位于江苏省常州市金坛盐盆区域有有闲置盐穴48个，总体积超过1000万立方米。该区域规划建设储能容量为100万千瓦的储能站。
盐穴发电的挑战
盐穴储能技术的应用之所以起步晚，与其涉及的挑战不无关系。
其一，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，更增加了工程建设的困难。
其二，施工过程中难免遇到盐穴中残留的盐分。高浓度的盐水对于钢铁等材料腐蚀性大，可能破坏施工设备。
这些挑战都需要工程、科研、地质勘探、机械研发等领域联合一起攻坚。
来源：高等教育法研究
