“成功!”1月9日，伴隨著最后一個控制開關被合上，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(MWh)、系統(tǒng)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(guī)模和轉換效率三項世界紀錄，具有首創(chuàng)性、示范性和引領性的里程碑意義。”中國能建黨委書記、董事長宋海良說。
創(chuàng)新采用“非補燃”技術實現(xiàn)零排放
壓縮空氣儲能是一項新型蓄電技術，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，是目前除抽水蓄能之外最為成熟的物理儲能技術之一，業(yè)內(nèi)稱其為“超級綠色充電寶”。
“風電、光伏等新能源比較‘調皮’。雖然我國新能源裝機規(guī)模不斷增加，但電力供應還存在有時過剩有時不足的問題，且頻率忽高忽低。這就需要儲能來擔當‘綠電管家’，平衡電網(wǎng)供需。”中國能建數(shù)科集團副總經(jīng)理李峻介紹，簡單來說，就是利用電網(wǎng)負荷低谷時的剩余電力壓縮空氣，將其儲藏在高壓密封設施內(nèi)，在用電高峰釋放出來發(fā)電。
近年來，我國壓氣儲能產(chǎn)業(yè)化進程明顯提速，相關技術經(jīng)歷了從無到有、從弱到強、從跟跑到領跑的發(fā)展轉變，國內(nèi)1.5MW、10MW、60MW級壓氣儲能項目陸續(xù)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(qū)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，意味著其滿負荷工作時，每日充放電循環(huán)吞吐的空氣量達到1.35萬噸，相當于320節(jié)高鐵車廂的重量，年均發(fā)電約5億千瓦時，可以滿足25萬家庭1年的生活用電需求。
“能儲一號”通過創(chuàng)新采用“非補燃”技術，實現(xiàn)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加熱空氣。這個過程叫作補燃，會產(chǎn)生污染排放并造成壓縮熱的損失。“能儲一號”無任何化石燃料參與，是利用自身的內(nèi)循環(huán)實現(xiàn)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候會發(fā)熱，即空氣壓縮過程中會產(chǎn)生熱量。我們把這個熱量巧妙地利用起來了。”李峻介紹，利用自主研發(fā)的先進技術，將空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱量進行回收再利用，機組在“一呼一吸”間完成儲電和發(fā)電，全過程無任何化石燃料參與，沒有任何燃燒、排放，實現(xiàn)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。“在這個項目中，團隊首次使用了壓裂連通井來儲存高壓空氣，將鹽穴沉渣空間利用理念變成了工程實踐。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，高效利用了孔隙儲氣，建成了具有70萬方左右的地下儲氣空間，保證30萬千瓦機組的正常運行。”中國工程院院士楊春和說。
“能儲一號”能實現(xiàn)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(tǒng)核心裝備單罐直徑19米、重量500噸。在此之前，國內(nèi)還從未有過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，為預防在焊接過程中球罐發(fā)生變形，必須由12位技術精湛的焊接工程師同時施焊，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、釋能5小時，使用壽命長達30年以上。其每年將節(jié)約標煤15.9萬噸，減少二氧化碳排放41.1萬噸，可有效應對新能源發(fā)電的波動性、間歇性和隨機性問題，電力調峰能力是同規(guī)模火電機組的3倍，是新能源發(fā)展的‘最佳拍檔’。”中國能建首席專家，數(shù)科集團黨委書記、董事長萬明忠表示，以“能儲一號”為代表的新型儲能具有長時間、大容量、強構網(wǎng)等特性，是構建新型電力系統(tǒng)的關鍵支撐，將為電網(wǎng)安全穩(wěn)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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