“成功!”1月9日，伴隨著最后一個(gè)控制開關(guān)被合上，寬敞明亮的集控室內(nèi)爆發(fā)出熱烈的掌聲與歡呼聲，中國(guó)能建主體投資建設(shè)的全球首座300兆瓦(MW)壓氣儲(chǔ)能示范工程“能儲(chǔ)一號(hào)”在湖北應(yīng)城全容量并網(wǎng)發(fā)電成功。
湖北應(yīng)城壓氣儲(chǔ)能示范工程單機(jī)功率達(dá)300MW、儲(chǔ)能容量達(dá)1500兆瓦時(shí)(MWh)、系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率約70%，是目前世界單機(jī)功率最大的全容量并網(wǎng)發(fā)電壓氣儲(chǔ)能示范工程。
“該工程創(chuàng)造了單機(jī)功率、儲(chǔ)能規(guī)模和轉(zhuǎn)換效率三項(xiàng)世界紀(jì)錄，具有首創(chuàng)性、示范性和引領(lǐng)性的里程碑意義。”中國(guó)能建黨委書記、董事長(zhǎng)宋海良說(shuō)。
創(chuàng)新采用“非補(bǔ)燃”技術(shù)實(shí)現(xiàn)零排放
壓縮空氣儲(chǔ)能是一項(xiàng)新型蓄電技術(shù)，因其具有易建設(shè)、大容量、深調(diào)峰、強(qiáng)構(gòu)網(wǎng)、全綠色、安全可靠等優(yōu)勢(shì)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(chǔ)能技術(shù)之一，業(yè)內(nèi)稱其為“超級(jí)綠色充電寶”。
“風(fēng)電、光伏等新能源比較‘調(diào)皮’。雖然我國(guó)新能源裝機(jī)規(guī)模不斷增加，但電力供應(yīng)還存在有時(shí)過剩有時(shí)不足的問題，且頻率忽高忽低。這就需要儲(chǔ)能來(lái)?yè)?dān)當(dāng)‘綠電管家’，平衡電網(wǎng)供需。”中國(guó)能建數(shù)科集團(tuán)副總經(jīng)理李峻介紹，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電力壓縮空氣，將其儲(chǔ)藏在高壓密封設(shè)施內(nèi)，在用電高峰釋放出來(lái)發(fā)電。
近年來(lái)，我國(guó)壓氣儲(chǔ)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(qiáng)、從跟跑到領(lǐng)跑的發(fā)展轉(zhuǎn)變，國(guó)內(nèi)1.5MW、10MW、60MW級(jí)壓氣儲(chǔ)能項(xiàng)目陸續(xù)投運(yùn)。在湖北應(yīng)城項(xiàng)目之前，壓氣儲(chǔ)能工程項(xiàng)目的最大單機(jī)功率停留在幾十兆瓦區(qū)間。湖北應(yīng)城壓氣儲(chǔ)能示范工程單機(jī)功率達(dá)300MW、儲(chǔ)能容量達(dá)1500MWh，意味著其滿負(fù)荷工作時(shí)，每日充放電循環(huán)吞吐的空氣量達(dá)到1.35萬(wàn)噸，相當(dāng)于320節(jié)高鐵車廂的重量，年均發(fā)電約5億千瓦時(shí)，可以滿足25萬(wàn)家庭1年的生活用電需求。
“能儲(chǔ)一號(hào)”通過創(chuàng)新采用“非補(bǔ)燃”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了零碳排放，極大提高了轉(zhuǎn)換效率。目前世界上大部分已投運(yùn)的鹽穴型壓氣儲(chǔ)能電站需要天然氣來(lái)加熱空氣。這個(gè)過程叫作補(bǔ)燃，會(huì)產(chǎn)生污染排放并造成壓縮熱的損失。“能儲(chǔ)一號(hào)”無(wú)任何化石燃料參與，是利用自身的內(nèi)循環(huán)實(shí)現(xiàn)非補(bǔ)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)，將空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收再利用，機(jī)組在“一呼一吸”間完成儲(chǔ)電和發(fā)電，全過程無(wú)任何化石燃料參與，沒有任何燃燒、排放，實(shí)現(xiàn)全綠色、非補(bǔ)燃、高效率和低成本，成為世界壓氣儲(chǔ)能電站的標(biāo)桿。
開展地下600米處能量存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換
600米深度、300MW單機(jī)功率的條件，對(duì)地上部分的適配器要求非常高，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還要設(shè)法減少鹽分對(duì)管柱、葉片的侵蝕。“在這個(gè)項(xiàng)目中，團(tuán)隊(duì)首次使用了壓裂連通井來(lái)儲(chǔ)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(tuán)隊(duì)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(chǔ)氣，建成了具有70萬(wàn)方左右的地下儲(chǔ)氣空間，保證30萬(wàn)千瓦機(jī)組的正常運(yùn)行。”中國(guó)工程院院士楊春和說(shuō)。
“能儲(chǔ)一號(hào)”能實(shí)現(xiàn)單機(jī)功率大幅跨越的“殺手锏”之一是儲(chǔ)換熱球罐。“能儲(chǔ)一號(hào)”的儲(chǔ)熱系統(tǒng)核心裝備單罐直徑19米、重量500噸。在此之前，國(guó)內(nèi)還從未有過適用于壓縮空氣儲(chǔ)能頻繁儲(chǔ)換熱工況、儲(chǔ)熱溫度能達(dá)到180攝氏度以上的大型球罐。
“球罐施工難度極大，為預(yù)防在焊接過程中球罐發(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(guó)能建集團(tuán)裝備有限公司負(fù)責(zé)儲(chǔ)換熱球罐生產(chǎn)的工作人員回憶道。
“‘能儲(chǔ)一號(hào)’能夠每天蓄能8小時(shí)、釋能5小時(shí)，使用壽命長(zhǎng)達(dá)30年以上。其每年將節(jié)約標(biāo)煤15.9萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放41.1萬(wàn)噸，可有效應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電的波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性問題，電力調(diào)峰能力是同規(guī)模火電機(jī)組的3倍，是新能源發(fā)展的‘最佳拍檔’。”中國(guó)能建首席專家，數(shù)科集團(tuán)黨委書記、董事長(zhǎng)萬(wàn)明忠表示，以“能儲(chǔ)一號(hào)”為代表的新型儲(chǔ)能具有長(zhǎng)時(shí)間、大容量、強(qiáng)構(gòu)網(wǎng)等特性，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐，將為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和新能源消納發(fā)揮重要作用。(科技日?qǐng)?bào)記者 操秀英)
評(píng)論