單機(jī)功率世界第一，儲(chǔ)能規(guī)模世界第一，轉(zhuǎn)換效率世界第一，年發(fā)電量5億千瓦時(shí)……這是我國(guó)新型儲(chǔ)能建設(shè)的又一個(gè)里程碑，也是推動(dòng)壓縮空氣儲(chǔ)能商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的典型示范，為我國(guó)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供了“能建方案”。

“由中國(guó)能建主體投資的湖北應(yīng)城300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程，是世界首臺(tái)(套)300兆瓦級(jí)非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能示范工程，建成后將在非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)單機(jī)功率世界第一，儲(chǔ)能規(guī)模世界第一，轉(zhuǎn)換效率世界第一等諸多目標(biāo)。”7月26日，中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)有限公司黨委常委、副總經(jīng)理吳云在湖北應(yīng)城300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程開工儀式上如是說。

據(jù)介紹，該工程以形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)集成技術(shù)，建成儲(chǔ)能技術(shù)與裝備國(guó)產(chǎn)化示范、數(shù)字化儲(chǔ)能電站示范、商業(yè)化運(yùn)營(yíng)機(jī)制示范、協(xié)同化建設(shè)管理示范為建設(shè)目標(biāo)，綜合平衡工程造價(jià)及儲(chǔ)能轉(zhuǎn)化效率，創(chuàng)新性地提出采用180攝氏度高壓熱水儲(chǔ)熱的中溫絕熱壓縮“能建方案”，將進(jìn)一步推動(dòng)大規(guī)模新型壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化，有助于豐富儲(chǔ)能技術(shù)形式和完善能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)可再生能源的大規(guī)模并網(wǎng)消納，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)“能建力量”。

壓縮空氣儲(chǔ)能的三個(gè)“世界第一”

湖北應(yīng)城300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程位于中國(guó)中部?jī)?chǔ)能基地湖北省應(yīng)城市，規(guī)劃建設(shè)兩臺(tái)300兆瓦/1500兆瓦時(shí)壓縮空氣發(fā)電機(jī)組及配套建設(shè)儲(chǔ)能發(fā)電生產(chǎn)區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)及附屬基礎(chǔ)設(shè)施。

該示范工程利用云應(yīng)地區(qū)廢棄鹽穴作為儲(chǔ)氣庫(kù)，采用聲吶、綜合物探、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬等綜合手段獲取鹽穴三維形態(tài)和安全運(yùn)行壓力。并進(jìn)行老井氣密封堵、注采井鉆井、完井及注氣排鹵工程，實(shí)現(xiàn)鹽穴安全可靠?jī)?chǔ)氣功能。

該工程創(chuàng)新性地提出了4段壓縮、3段膨脹，采用中國(guó)能建自主研發(fā)的大容量非補(bǔ)燃高壓熱水儲(chǔ)熱中溫絕熱壓縮技術(shù)，形成了自主可控、兼顧效率和投資的新型大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能“能建方案”，堪稱“新能源接入電網(wǎng)的優(yōu)化器”“電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的穩(wěn)定器”“用戶側(cè)能量管理的路由器”“特高壓綠電外送的適配器”“超級(jí)充電寶”。其核心技術(shù)指標(biāo)能源轉(zhuǎn)換效率達(dá)70%以上，核心經(jīng)濟(jì)指標(biāo)單位造價(jià)降至6000元/千瓦左右，開創(chuàng)了大容量壓縮空氣儲(chǔ)能綠色、零碳、高效、經(jīng)濟(jì)的新路線、新方案，是世界首臺(tái)首套300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站。

壓縮空氣儲(chǔ)能電站主要包括壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)、膨脹發(fā)電系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)、儲(chǔ)氣系統(tǒng)及智能化控制系統(tǒng)等，主要設(shè)備包括壓縮機(jī)、空氣透平及發(fā)電機(jī)、換熱器及大容量?jī)?chǔ)罐等。

湖北應(yīng)城300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程采用集中控制方式，設(shè)置一套DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)化系統(tǒng)滿足一鍵啟停控制。該工程全過程數(shù)字化建設(shè)以BIM、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)手段，構(gòu)建覆蓋企業(yè)全層級(jí)、全業(yè)務(wù)、項(xiàng)目全過程的智慧基建及運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電廠從基建至投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)全業(yè)態(tài)數(shù)字化、智慧化。

與此同時(shí)，針對(duì)該示范工程，中國(guó)能建數(shù)科集團(tuán)開展了“300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站關(guān)鍵技術(shù)和裝備研究”，可使我國(guó)全面掌握具有國(guó)際領(lǐng)先水平的壓縮空氣儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)集成技術(shù)，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化儲(chǔ)能核心裝備研發(fā)。

數(shù)字化+科技型+新儲(chǔ)能的“數(shù)科探索”

隨著“風(fēng)光水火儲(chǔ)”和“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”兩個(gè)一體化大力推進(jìn)，無論大規(guī)模新能源基地開發(fā)，還是分布式能源系統(tǒng)開發(fā)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能都將成為必備環(huán)節(jié)。壓縮空氣儲(chǔ)能是通過高度壓縮空氣來進(jìn)行電力儲(chǔ)能的，是一種低成本、大容量的新型電力儲(chǔ)能技術(shù)，是少數(shù)幾種能夠適用于長(zhǎng)時(shí)間和大容量?jī)?chǔ)能的儲(chǔ)能技術(shù)之一。相比于電化學(xué)儲(chǔ)能投資高、運(yùn)行安全隱患、性能衰減、后續(xù)處理環(huán)境污染等“硬傷”，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)具有選址靈活、建設(shè)周期短、投資低等諸多優(yōu)點(diǎn)，并具備調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、旋轉(zhuǎn)備用、 黑啟動(dòng)以及應(yīng)急響應(yīng)等諸多功能。

相比較而言，壓縮空氣儲(chǔ)能可使用多種類型的存儲(chǔ)方式來存儲(chǔ)空氣，并且對(duì)地表的影響更小，相比抽水蓄能建設(shè)選址更加靈活。高壓空氣可存儲(chǔ)于鹽穴，或一些經(jīng)過地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)改造而來的大規(guī)模存儲(chǔ)空間，如廢棄的礦井、開采的硬質(zhì)巖洞，還可以通過人工造穴與壓力容器等手段實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的靈活選址，降低了項(xiàng)目選址限制因素。

此次項(xiàng)目擇址應(yīng)城，瞄準(zhǔn)了應(yīng)城豐富的鹽穴資源，利用應(yīng)城地區(qū)已采鹽礦溶洞儲(chǔ)氣使采空溶洞得到合理利用，既有效地降低開發(fā)成本和占地，又實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)配置，使綠色低碳理念融入城市發(fā)展血脈。

“應(yīng)城儲(chǔ)能示范工程關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)主要在于首臺(tái)套的大型化先進(jìn)技術(shù)裝備研發(fā)、高效經(jīng)濟(jì)的壓縮空氣儲(chǔ)能工藝系統(tǒng)集成及復(fù)雜地下工程的實(shí)施。”吳云接受中能傳媒記者采訪時(shí)說，中國(guó)能建所屬企業(yè)及相關(guān)合作單位通過科技攻關(guān)及技術(shù)研發(fā)，已經(jīng)徹底解決了上述關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)，有能力、有信心將應(yīng)城項(xiàng)目打造成壓縮空氣儲(chǔ)能電站的標(biāo)桿。

應(yīng)城壓縮空氣儲(chǔ)能示范工程開工，標(biāo)志著中國(guó)能建全面掌握具有國(guó)際領(lǐng)先水平的300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能裝備研制關(guān)鍵技術(shù)，通過示范工程的設(shè)備及材料研制，帶動(dòng)核心裝備全產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化。通過示范項(xiàng)目取得系列化的技術(shù)專利和知識(shí)產(chǎn)權(quán)，形成儲(chǔ)能領(lǐng)域重大科技創(chuàng)新和技術(shù)突破，為我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)。

值得一提的是，該示范工程按照全生命周期數(shù)字化要求進(jìn)行“研投建營(yíng)”一體化運(yùn)作。在設(shè)計(jì)階段，全面應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，在地上發(fā)電工程中開展三維協(xié)同設(shè)計(jì)，在地下儲(chǔ)氣工程中開展聲吶測(cè)腔、三維地震和地質(zhì)建模;在建設(shè)階段，全面應(yīng)用基建數(shù)字化管控平臺(tái)，提高管理效率，強(qiáng)化本質(zhì)安全，在管理上實(shí)現(xiàn)多專業(yè)全面線上辦理與流轉(zhuǎn)，在物聯(lián)上實(shí)現(xiàn)“人機(jī)料法環(huán)”全要素的智能監(jiān)測(cè)與感知;在運(yùn)行階段，全面開展DCS、生產(chǎn)SIS、生產(chǎn)MIS的一體化集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、控制和趨勢(shì)分析，確保電站經(jīng)濟(jì)、安全、高效、綠色和穩(wěn)定運(yùn)行。

構(gòu)建“新能源+新儲(chǔ)能”數(shù)字化產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展模式

“中國(guó)能建數(shù)科集團(tuán)以壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目和新型數(shù)字產(chǎn)業(yè)為依托和抓手，積極推動(dòng)新能源與儲(chǔ)能項(xiàng)目、數(shù)字產(chǎn)業(yè)的協(xié)同開發(fā)建設(shè)，引領(lǐng)綠色能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和能源消費(fèi)低碳轉(zhuǎn)型。”中國(guó)能建數(shù)科集團(tuán)黨委書記、董事長(zhǎng)萬明忠接受媒體記者采訪時(shí)說，中國(guó)能建數(shù)科集團(tuán)提出了“數(shù)字化+科技型+新儲(chǔ)能”的發(fā)展路徑，瞄向“低成本、高效率、大容量”的新型儲(chǔ)能技術(shù)，致力于“新能源+新儲(chǔ)能”的項(xiàng)目開發(fā)模式，以新型數(shù)字產(chǎn)業(yè)協(xié)同新能源項(xiàng)目開發(fā)。

構(gòu)建以鹽穴儲(chǔ)能、抽水蓄能為支撐，電化學(xué)儲(chǔ)能、制氫儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱儲(chǔ)氣為輔的多元儲(chǔ)能系統(tǒng)，形成以長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能為中心的大型儲(chǔ)能電站群，服務(wù)電網(wǎng)調(diào)峰填谷、新能源消納、電力安全保障等硬任務(wù)。

在電源側(cè)，壓縮空氣儲(chǔ)能可以有效解決以風(fēng)、光為主的新型電力系統(tǒng)存在的波動(dòng)性和間歇性等問題，提升可再生能源消納能力;在電網(wǎng)側(cè)，大型壓縮空氣儲(chǔ)能電站提供調(diào)頻調(diào)峰、無功調(diào)節(jié)、旋轉(zhuǎn)備用、應(yīng)急電源、黑啟動(dòng)等電力輔助服務(wù);在用戶側(cè)，壓縮空氣儲(chǔ)能可用作企業(yè)自備電廠，提供能量轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)臉屑~，實(shí)現(xiàn)電能削峰填谷，降低企業(yè)的用電成本。

“目前針對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能電站的相關(guān)電價(jià)政策不明確，湖北應(yīng)城300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站示范工程主要承擔(dān)新能源消納及電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)，各項(xiàng)性能指標(biāo)與效率接近抽水蓄能電站，希望參照抽水蓄能電站給予電價(jià)政策支持。”萬明忠說，作為國(guó)內(nèi)首臺(tái)300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，希望納入湖北省新型儲(chǔ)能示范試點(diǎn)項(xiàng)目，配置部分風(fēng)電光伏等新能源指標(biāo)，配套建設(shè)新能源場(chǎng)站，更好地發(fā)揮項(xiàng)目示范意義與作用。