《废弃盐穴变身“空气充电宝”?》

  • 来源专题:岩土力学与工程信息资源网
  • 编译者: 李娜娜
  • 发布时间:2025-01-10
  • 1月9日,位于湖北省孝感市应城市的300MW(兆瓦)压气储能电站示范工程全功率并网发电,这是继2024年4月9日并网发电后,正式启动两个地下盐穴注气采气,意味着应城300MW盐穴压缩空气储能电站开始商业运行,该工程的地下储能系统由中国科学院武汉岩土力学研究所提供全过程技术支撑。

    湖北应城300MW压气储能电站示范工程,是目前已全面投用的单机功率世界第一、储能规模世界第一、转换效率世界第一的300MW盐穴压缩空气储能电站示范工程。该工程利用云应地区废弃盐矿洞穴为储气库,打造一个超级“充电宝”——单机功率达300MW级,储能容量达1500MWh,系统转换效率约70%,每天储能8小时、释能5小时,年均发电约5亿千瓦时。以空气为介质,转化的电量可以满足75万居民一年的用电需求,可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发挥重要作用。

    深地储气库是压气储能工程的决定性因素。应城项目盐穴储气库地质条件复杂,大口径注采井钻完井难度大。中国科学院武汉岩土力学研究所杨春和院士团队与国内多家单位深度协同,经过联合技术攻关与实验论证,不断优化盐穴利用方案、钻井工程系统方案,成功攻克复杂盐穴空间高效利用成套技术、数智化选址技术,在世界范围内首次成功应用盐穴沉渣空间储气,首创国内最大口径注采井方案,大幅提高了盐穴空腔利用率和注采井的注采气量,降低了工程造价并缩短了建设工期。

    在世界范围内首次利用水平压裂形成的

    盐穴水平老腔开展地下储能

    目前盐穴的造腔方式有单井单腔,水平对接井。压裂形成的盐穴老腔具有形态差,难利用的特点。武汉岩土所利用现场试验论证出腔体具有良好的密封性,具备利用的潜力。实践中证明了利用水平压裂形成的盐穴水平老腔可以用于地下储能,开辟了利用压裂形成的盐穴水平腔的新道路,为我国盐穴采空区的大规模利用奠定坚实的基础。

    首次实现了高位注气 低位排卤的

    沉渣空隙储气扩容的新方案

    中国的层状盐岩不同于国外的盐丘,在造腔过程中会形成大量的沉渣占据盐穴空间,无法利用其下部的沉渣空隙体积。通过现场测试,研究团队发现并揭示了沉渣空间的低摩阻特征及良好的连通性,论证了沉渣空间低位排卤的可行性,并实现了盐穴沉渣空间利用“零的突破”,盐穴地下空间利用率从20%提高到了70%以上。

    深部储能事关国计民生与国防安全,大幅度提高能源储备能力,是保障我国能源安全的重大战略需求。我国盐矿资源丰富,存在大量盐矿地下采空区,利用已有老腔不仅能够避免盐矿采空区沉陷、垮塌等地质灾害,还将盐矿采空区变成地下空间资源,变废为宝,实现了盐矿地下采空区的资源化利用。该研究成果保障了中国第一座300MW压缩空气储能库的成功建成,为后续数百座盐岩压缩空气储能库建设与运行奠定了理论基础与技术支撑。

  • 原文来源:央视新闻
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    • 由中国科学院武汉岩土力学研究所(武汉岩土所)科研团队提供地下系统全过程技术支撑的、被形象称为超级“充电宝”的湖北应城300兆瓦(MW)盐穴压缩空气(压气)储能电站示范工程,2025年1月9日在湖北省孝感市应城市实现全功率并网发电。 这是继2024年4月9日并网发电后,该示范工程正式启动两个地下盐穴注气采气,标志着湖北应城300兆瓦盐穴压气储能电站开始商业运行,并创下目前已全面投用盐穴压气储能电站的三项世界第一——单机功率世界第一、储能规模世界第一、转换效率世界第一,而广受关注。 提供全过程全方位技术支撑 中国工程院院士、中国科学院武汉岩土所研究员杨春和长期从事盐岩水溶开采与油气地下储备工程技术及相关理论的研究工作,是中国盐岩力学与盐岩地下油气储备工程研究领域的开拓者之一。他创建层状盐岩大型地下储库整体稳定性的分析方法,为地下大型油气储库的建造奠定理论基础,开创层状盐岩力学理论与工程的学科方向。 在湖北应城300兆瓦盐穴压气储能电站项目中,杨春和院士带领武汉岩土所油气中心科研团队,为该项目成功运行,提供了关键的地下系统全过程、全方位的技术支撑。 在项目建设过程中,杨春和院士团队和能建数科集团深地技术科研团队、中石油系统内多个单位深度协同,经过联合技术攻关与实验论证,不断优化盐穴利用方案、钻井工程系统方案,攻克复杂盐穴空间高效利用成套技术、数智化选址技术,成功打造一系列国际尖端技术和配套产品包。 杨春和院士指出,通过技术团队协力攻关,最新投入商业运行的湖北应城300兆瓦盐穴压气储能电站,在世界范围内首次使用废弃压裂井、首次成功应用盐穴沉渣空间储气,并首创中国国内最大口径注采井方案,从而大幅提高盐穴空腔利用率和注采井的注采气量,降低工程造价并缩短建设工期。 满足75万居民一年用电需求 湖北应城300兆瓦盐穴压缩空气储能电站示范工程,利用湖北省云(云梦县)应(应城市)地区废弃盐矿洞穴为储气库打造而成,其单机功率达300兆瓦级,储能容量达1500兆瓦时(MWh),系统转换效率约70%,每天储能8小时、释能5小时,年均发电约5亿千瓦时。 杨春和表示,该超级“充电宝”以空气为介质,转化的电量可以满足75万居民一年的用电需求,可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新能源消化吸纳发挥重要作用。 针对该项目盐穴储气库地质条件复杂、大口径注采井钻完井难度大,项目团队通过科技攻关,实现“在世界范围内首次利用水平压裂形成的盐穴水平老腔开展地下储能”“首次实现高位注气、低位排卤的沉渣空隙储气扩容的新方案”两大创新。 前者开辟了利用压裂形成的盐穴水平腔的新道路,为中国盐穴采空区的大规模利用奠定坚实的基础;后者实现盐穴沉渣空间利用“零的突破”,将盐穴地下空间利用率从20%提高到70%以上。 盐穴压气储能可“削峰填谷” 团队成员、武汉岩土所马洪岭研究员指出,大规模储能技术是可再生清洁能源成为主导能源的关键,由于风电、光伏等可再生清洁能源具有间歇性、不确定性,大规模并网对电网的安全稳定运行带来冲击,而储能装置由于具有对功率和能量的时间迁移能力,能够为大规模新能源发电并网问题提供技术解决方案。 目前,抽水蓄能、压气储能和电池储能是大规模储能技术的三大首选方式,三者也各具优劣势。其中,压气储能基本原理是“削峰填谷”,即用电低谷时段,利用电网剩余电力,驱动空气压缩机,将空气注入地下盐穴;用电高峰时段,将盐穴中的高压空气释放出来,驱动汽轮发电机发电,电力重新并入电网。 盐穴由于盐岩具有良好的流变性、低孔隙率、低渗透性等特点,是国际上公认的大型能源地下储备的理想方式;盐岩还具有渗透率低、损伤自愈合、物性稳定,是能源储备的理想地质体。同时,盐穴压气储能电站造价低、周期短、选址快,具有工作介质为空气、环境友好、寿命长等特点。 马洪岭还科普称,远古时期用不上的能量以煤炭、石油、天然气形式等储存于地下,近现代时期人们根据需要对其进行开采利用,这与压气储能原理及应用有点类似。 他透露,盐穴选址建设压气储能电站要遵循稳定性、密封性、体积可用性三个原则,据此对不同地方盐穴、盐矿制定相关国家标准已经立项,预计2025年底正式推出。 保障能源安全重大战略需求 在中国能建首席专家、数科集团董事长万明忠看来,电力是人类现代文明的“总开关”,人工智能(AI)的尽头是电力、电力的尽头是储能、储能的尽头是深地储能。 杨春和则强调,深部储能事关国计民生与国防安全,大幅度提高能源储备能力,是保障中国能源安全的重大战略需求。中国盐矿资源丰富,存在大量盐矿地下采空区,目前除贵州省外均有发现。利用已有老腔不仅能够避免盐矿采空区沉陷、垮塌等地质灾害,还将盐矿采空区变成地下空间资源,变废为宝,实现了盐矿地下采空区的资源化利用。 团队研究成果既保障了中国第一座已全面投用的300兆瓦级压气储能电站的建成,也为后续数百座盐穴压气储能电站建设与运行奠定了理论基础和技术支撑。 杨春和表示,目前,创三项世界第一的盐穴压气储能相关技术,已全面应用于中国在建及拟建的盐穴压气储能电站,包括湖北应城、湖南衡阳、河南平顶山、江苏淮安、江西樟树、云南安宁、陕西榆林、山东泰安等8省的18座盐穴压气储能电站,累计总功率达1950兆瓦。 他透露,作为能源储备的理想地质体,项目科技团队对盐穴储油、储气、储氢、储氦等领域也都开展工作,相关研究和应用已取得一系列重要进展。
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    • 编译者:mall
    • 发布时间:2017-11-22
    • 近日,据媒体报道,南海“充电宝”的构想将变成现实。“中核海洋核动力发展有限公司”由上海电气、中国核电等5家企业共同出资成立,在今年8月份于上海成立。在公司成立3个月后,中国第一座海上浮动核电站就即将完成建设,其进程相当惊人。此前曾有媒体透露,在未来,中船重工将建造近20座海洋核动力平台,建造完成后,每年将会带动上百亿元核动力装备制造产值,还将带动相关配套产业的发展。 有人把海上浮动核电站称作一艘会移动的核动力航母,这是因为,浮动核电站大多将配备到南海岛屿,这些岛屿上修建有完善的机场跑道,如果给这些岛屿装备上战斗机,那么这些岛屿将变成一座永不沉没的航空母舰,而这艘不沉航母的能源则来自于海上浮动核电站。吨据资料介绍,打造20艘海上浮动核电站的造价大约为400亿元。 海上核电站搭配岛屿机场,其战略用途远超于航母舰队。因为岛屿的抗毁伤能力较强,不像航母那样脆弱。尽管这并不是一艘真正的核动力航母,可是,海上核电站的相关技术对中国建造核动力航母还有是有很大帮助的,可为日后建造核动力航母奠定基础。 现代海上浮动核电站最关键的就是先进小型堆技术。其实中国已有较为成熟的核反应堆系统,还输出到了其它世界大国。例如,俄罗斯的22220型LK-60YA级核动力破冰船,水量可达3.35万吨,能够破除3米厚的冰层,配备两个RITM-200型核反应堆,这正是由中俄双方共同研制而成。 该反应堆采用的是压水反应堆,造价约为2100万美元,这样的新型反应堆要比上一代的重量降低了40%,功率是以前的1.5倍,使用寿命可过40年,10年更换一次核燃料。该反应堆最大功率能达到55兆瓦,这足以保障一款超大型战舰以30节以上的航速航行。 单从海上浮动核电站和RITM-200型核反应堆这两件事上已说明,中国已经掌握制造核动力航母的核心技术。在此之前,军事专家李杰也曾表示,中国第三艘航母可能会采用核动力系统。。最新的消息也表明,中国第三艘航母已开建,基本确定会装备电磁弹射器,至于用没用核动力系统,还有待官方证实。