一壺天地開仙境，&&風煙入畫屏。江蘇茅山自古以來因秀美風景被譽為“第八洞天，第一福地”，而大多數人並不知道茅山也是“鹽山”，千米深處藏着若干個千年採鹽遺留的鹽穴。茅山腳下，就有一個在鹽穴中壓縮空氣發電的“充電寶”——金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站。作為全球首座非補燃式鹽穴壓縮空氣儲能電站、我國壓縮空氣儲能領域唯一國家試驗示範項目，2022年5月26日，這個非補燃式壓縮空氣儲能電站正式投産。
投運兩年，這個舉世矚目的金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示範項目有何運行效果？有何示範意義？帶着這些問題我們走進項目一探究竟。
試驗：電的“重生”
走在金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站廠區，沒有了汽輪機轟鳴，也不見粉塵飛揚，只看到縱橫交錯的管線盤旋環繞，各類設備安靜佇立，電從哪來呢？
值長鄧建軍介紹説，此時的電站內並沒有電，電“藏”在壓縮空氣和儲熱油中——千米下的鹽穴儲存了超過120個大氣壓的空氣，壓縮空氣産生的熱量經導熱系統進入儲熱油，一旦接到電網指令，電才會再次現身。
來到金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站的集控室，運行人員各司其職、安靜有序。接到調令電話後，運行人員立即忙碌起來，屏幕上的壓力曲線開始下降。相較於兩年前，應用了“一鍵啟動”的控制系統，無論是儲電還是放電，運行人員工作更加有條不紊。鄧建軍説，現在要做的，是讓空氣勢能與熱能“再度結合”，重新轉化為電能，向電網輸送電力。
鹽穴壓縮空氣儲能是利用鹽礦開採後的廢棄礦洞，吸納電網低谷時的“棄能”，將空氣壓縮到鹽穴中，轉化為空氣分子的內勢能，用電高峰時將分子勢能加以釋放而做功發電。這種讓電在空氣中“重生”的顛覆性技術，改變了傳統電力“即發即用”的狀況，實現了電能“時移”的技術難題，對促進我國能源結構升級和保障能源電力可持續發展，具有十分重大的意義。
由於走的是與國外壓縮空氣儲能電站完全不同的“非補燃”技術路徑，項目建設之初，沒有運行流程可套用、沒有運行標準可依據，一切都要摸石頭過河。儲能項目部生産負責人龐裏波介紹，投運初期的機組需要“分級啟動”，啟動時間需要40～50分鐘，隨着機組長周期運行，啟動操作必須優化和固化。2023年初，運維團隊在儲能側開發了電站“一鍵啟動”控制系統，啟動時間縮至20分鐘，機組效率提升0.5%，每年可至少節約用電300萬度。此外，他們在釋能側提出空氣透平快速啟動方法，將發電機啟動時間由20分鐘降至5分鐘，電站調峰響應速度和效率大幅提升。
“這兩年‘迎峰度夏’‘迎峰度冬’期間，機組最長連續調峰運行62天，有時候甚至單日內‘多儲多發’，有效保障電力供應與消耗之間的動態平衡，提升了電網調節能力和新能源消納能力。”金陵電廠黨委書記、副廠長張憲嶺説。依託全球首創“非補燃”技術，機組完成儲能、發電周期超335次，提供調峰電量超2.4億度，全年可節約標準煤4萬噸，減少二氧化碳排放超15萬噸，是世界壓縮空氣儲能發展史上濃墨重彩的一筆。
示範：“儲”氣育“新”
今年的《政府工作報告》首次寫到新型儲能，為新型儲能發展按下“加速鍵”。從技術意義上的“試驗”，再到大規模應用場景的“示範”，金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示範項目承擔了為國家先行探路、為行業建立標準的重任。
標準引領是推動科技創新、發展新質生産力的迫切需要，只有讓創新成果通過標準迅速擴散，才能引領新産業、新模式發展壯大。為打造國內壓縮空氣儲能領域首批國家標準，江蘇公司堅持自主研發與産學研結合進行技術攻關，多次打破行業技術壁壘，填補壓縮空氣儲能領域的行業空白。作為科技負責人的陳輝，帶領專業團隊對項目功能、作用、技術結構、指標進行深入提煉，總結項目建設過程中的先進技術經驗和調試操作方法，聯合十幾家國內核心製造商對每一條標準進行修訂。基於江蘇公司主導創建的“創新聯盟”“創新聯合體”，陳輝團隊與高校、科研機構、製作商等多主體開展標準化協作，最大限度地發揮標準“為創新劃定底線”的作用。
依託該項目，江蘇公司積極組織創建壓縮空氣儲能標準體系。2024年3月，江蘇公司主導的國家標準《電力儲能用壓縮空氣儲能系統技術要求》順利發布，從制定到發布耗時四年，僅參與制定標準的單位就有二十家。“標準制定從來不是單純的技術問題，我們必須一頭牽着國標委等標準化主管單位，一頭牽着標準研製技術支撐單位，統籌協調的難度不言而喻。”陳輝説。為了設置必要的技術門檻、引導科技創新健康發展，從立項到徵求意見，再從報批到送審，陳輝團隊和幾十名專家一起，逐字逐句摳技術細節、優化參數，最終發布了國內壓縮空氣儲能領域首個國家標準，這也標誌着華能在壓縮空氣儲能領域相關技術積累處於領先水平。
江蘇公司加強標準化專家隊伍建設，以陳輝為帶頭人，一支具有科技創新能力、豐富運維經驗的儲能專家人才隊伍初現雛形。3名專家4人次當選IEC可再生能源並網（SC/8A）和電力儲能技術委員會註冊專家，3名專家入選全國電力儲能標準化技術委員會，完成了國內首批壓縮空氣儲能電站值長的取證工作。
從“無標準可依”到“我們就是標準”，金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示範項目走出了一條“科技成果凝練成金”的標準拓荒之路：參與發布IEC國際標準3項，發布我國壓縮空氣儲能領域首個國家標準和行業標準各1項，發布團體標準4項……現在，依託金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示範項目所創建的“中國標準”，正在領跑全世界。
引領：“鏈”出信心
金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站是世界首個非補燃壓縮空氣儲能電站，是中國構建新型電力系統、實現“雙碳”目標的關鍵技術。作為國家試驗示範項目，更高的技術標準、參數要求對國內設備廠商的軟硬體能力提出了新的挑戰。
項目投産後，由於設備需要頻繁啟停，壓縮機上的零件“碳環密封”出現了更換頻率高甚至影響正常生産的問題。“之前我們一直使用德國進口的零件，但是成本高、供貨周期長，我們必須考慮國産化零件。”龐裏波説。然而，當時的國內設備廠家從未做過應用於該項目的密封零件。挑戰與機遇並存，一旦實現國産化，就能極大提高技術創新能力和市場競爭力。經過龐裏波運維團隊和國內設備廠家的共同探索，“囊式密封”這一國産化零件研製成功，不僅使用周期長、造價成本低，還解決了壓縮機振動大、密封漏氣大等問題，極大提高了機組的穩定性和運行效率。
“金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示範項目的核心設備實現100%國産化，給予了我國製造行業非常大的信心”，江蘇公司黨委書記、董事長曹慶偉介紹。在國産化設備開發中，從“做不了”到“做得好”，國內設備廠家一步步實現了設備研製能力迭代，也提振了“中國製造”的發展信心。目前，機組的可靠性和經濟性不斷提升，電—電轉換效率達到60%以上，比國際最先進的美國麥金托什電站高出7個百分點，充分展現了國産化設備過硬的産品品質。
創新，肩負着技術策源、標準轉化、産業集群的期待。未來，鹽穴壓縮空氣儲能産業化、商業化前景如何，江蘇公司試圖通過二期項目探索更多可能。項目團隊介紹，二期項目規劃建設兩套35萬千瓦非補燃式壓縮空氣儲能電站和一套25萬千瓦補燃式壓縮空氣儲能電站，項目將於今年開工建設。百萬千瓦等級的壓縮空氣儲能基地的打造，將為我國新型電力系統建設、電力能源保供提供強有力的技術支撐。
筆者手記
初入金壇，便呼吸到了飽含負離子的清新空氣。茅山腳下、洮湖之濱，金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示範項目矗立於山林草木間，承載起“向綠而行”的低碳生活，鐫繪了新質生産力的綠色底色。
截至2024年一季度末，全國已建成投運新型儲能項目超過3500萬千瓦，同比增長超200%。上游的大型壓縮機、透平膨脹機、儲換熱設備的國産化，對新型儲能産業快速發展有着重大意義，其中不乏儲能領域産學研深度融合的強勢推動。讓“試驗”變“示範”，金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示範項目推動一大批製造商“中國製造”能力迭代升級，也加速了非補燃技術的演化升級，更展現了一場推進標準制定的“集體領跑”，這是“中國製造”的高光時刻，也是大國重器硬核實力的真實寫照。
因鹽制穴，倚洞發電，鹽穴儲能在探索服務新型電力系統路徑的同時，也在為“中國製造”擦亮新名片。（文｜劉鑫 柳田 攝｜楊清格勒 供稿：中國華能）