說(shuō)到能源每個(gè)人都不陌生，但你知道鹽和能源有什么關(guān)系嗎？對(duì)，我說(shuō)的就是那個(gè)我們每天都要吃的鹽。要說(shuō)清這個(gè)問(wèn)題，我們首先要來(lái)了解一下，什么是壓縮空氣儲(chǔ)能。
“鹽穴”中的“壓縮空氣儲(chǔ)能銀行”
壓縮空氣儲(chǔ)能(compressed air energy storage，CAES)屬于一種物理方式的儲(chǔ)能，即空氣在整個(gè)過(guò)程中只存在溫度、壓強(qiáng)等狀態(tài)的變化，而不會(huì)發(fā)生化學(xué)方面的變化。儲(chǔ)能的意義在于吸納電網(wǎng)低谷時(shí)的“棄能”，而在用電高峰時(shí)回饋給電網(wǎng)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是將低谷電、棄風(fēng)電、棄光電等不易儲(chǔ)藏的電力儲(chǔ)存在壓縮空氣中，將其轉(zhuǎn)化為空氣分子的內(nèi)勢(shì)能。當(dāng)用電高峰到來(lái)之時(shí)，再把高壓空氣的分子勢(shì)能釋放出來(lái)做功發(fā)電，從而改善發(fā)電與用電的時(shí)空結(jié)構(gòu)。
儲(chǔ)存了眾多電力的壓縮空氣需要放在一間封閉性極好的“屋子”里，而這間“屋子”的“主人”就是鹽。食鹽開(kāi)采后會(huì)自然留下一個(gè)場(chǎng)所，學(xué)名叫做“鹽穴”?！胞}穴”是一種極其寶貴的不可再生資源，并且密封性能良好。然而，長(zhǎng)期以來(lái)這種資源的利用系數(shù)很低。由于鹽巖具有良好的蠕變特性、自愈合特性以及極低的滲透率，并且不會(huì)與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，因此是儲(chǔ)存高壓空氣的理想場(chǎng)所。
理想方案儲(chǔ)能，“買空賣空”就能賺錢
壓縮空氣儲(chǔ)能具有儲(chǔ)能密度大、存儲(chǔ)周期長(zhǎng)、投資成本較少等優(yōu)點(diǎn)。按照運(yùn)行方式的不同，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)可以分為補(bǔ)燃式和非補(bǔ)燃式兩大類（如圖）。
壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)示意圖（文獻(xiàn)【3】）
補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)在膨脹做功時(shí)需要燃?xì)庋a(bǔ)熱才能維持系統(tǒng)的循環(huán)運(yùn)行，因此存在能耗大與碳排放的問(wèn)題。而非補(bǔ)燃式則采用了回?zé)峒夹g(shù)，能夠收集利用儲(chǔ)能時(shí)產(chǎn)生的壓縮熱，來(lái)加熱透平進(jìn)口的高壓空氣，因此擺脫了對(duì)燃?xì)獾囊蕾?。這樣既提高了能源利用效率，又可以實(shí)現(xiàn)零碳排放。
看來(lái)，依托地下鹽穴資源優(yōu)勢(shì)，采用非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，不失為一個(gè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能的理想解決方案。
此外，我國(guó)實(shí)行的峰谷電價(jià)制度，為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了一個(gè)有利的政策環(huán)境。以平時(shí)段電價(jià)為基礎(chǔ)電價(jià)，高峰時(shí)段用電電價(jià)上浮，低谷時(shí)段用電電價(jià)下浮，以此來(lái)鼓勵(lì)用戶錯(cuò)峰用電。
對(duì)于儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，峰谷電價(jià)差套利是一種最為成熟的盈利模式。也就是說(shuō)，“買空賣空”（即存進(jìn)空氣再釋放空氣）就能賺錢。
“能源銀行”托起智慧能源
隨著風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源的高速發(fā)展，建設(shè)大規(guī)?！澳茉淬y行”就顯得十分迫切。而建設(shè)“能源銀行”，可以采用不同的運(yùn)行模式。一般來(lái)說(shuō)，“能源銀行”大體上可分為物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能等多種模式。
像“壓縮空氣儲(chǔ)能銀行”就屬于物理儲(chǔ)能模式。物理儲(chǔ)能模式還包括抽水蓄能和飛輪儲(chǔ)能等，其特點(diǎn)就是儲(chǔ)能介質(zhì)不發(fā)生化學(xué)變化。 電化學(xué)儲(chǔ)能模式包括鉛蓄電池、鋰離子電池、液流電池、鎳氫電池等，其特點(diǎn)是在充放電過(guò)程中伴隨有儲(chǔ)能介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)或者變化。電磁儲(chǔ)能則包括超導(dǎo)儲(chǔ)能、電容儲(chǔ)能等。
建設(shè)鹽穴“能源銀行”不是只有壓縮空氣儲(chǔ)能這一條路。目前，德國(guó)利用地下鹽穴建造世界上最大的液流電池項(xiàng)目已取得了一定進(jìn)展。該電池為氧化還原液流電池，以液體電解質(zhì)的形式儲(chǔ)存能源。
液流電池的蓄電系統(tǒng)一般包含兩個(gè)儲(chǔ)液罐，內(nèi)裝兩種不同的電解液。兩種電解液隔著一層薄膜進(jìn)行離子交換，從而實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存與釋放。為了解決電解液的環(huán)境問(wèn)題，德國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)出了一種聚合物，將其溶于鹽水后可作為電解液，現(xiàn)在已通過(guò)了初步測(cè)試。
△德國(guó)計(jì)劃建造世界上最大的電池（圖片：https://www.deingenieur.nl/artikel/energie-opslag-in-zoutkoepel）
把“能源銀行”放到智慧能源這個(gè)大的背景，它調(diào)峰的意義就不只是局限于電網(wǎng)本身了。比如，我國(guó)天然氣的生產(chǎn)和消費(fèi)就具有不平衡性，并且長(zhǎng)距離的管道運(yùn)輸也存在一定的時(shí)間差。因此，調(diào)峰的重要性不言而喻。
為了提升天然氣的調(diào)峰能力，利用鹽穴儲(chǔ)氣簡(jiǎn)直就是一個(gè)絕佳的選擇。事實(shí)上，在世界上鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)一直被用作天然氣的調(diào)峰手段。進(jìn)入21世紀(jì)之后，我國(guó)也開(kāi)始著手進(jìn)行鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的論證和建設(shè)。
2007年，金壇率先建成亞洲鹽穴儲(chǔ)氣第一庫(kù)。據(jù)測(cè)算，一個(gè)20萬(wàn)立方米的標(biāo)準(zhǔn)鹽穴可以儲(chǔ)備3000-4000萬(wàn)立方米的天然氣。2018年10月31日，我國(guó)城鎮(zhèn)燃?xì)馐讉€(gè)大型地下鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)在江蘇建成投運(yùn)。
盡管投入商業(yè)應(yīng)用的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)只有抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能兩種。但隨著生態(tài)文明的建設(shè)，“能源銀行”仍舊前景廣闊。目前國(guó)內(nèi)鹽穴在存儲(chǔ)石油、天然氣、壓縮空氣等方面都取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，為智慧能源做出了重要貢獻(xiàn)。隨著我國(guó)煤改電、煤改氣的推進(jìn)，未來(lái)開(kāi)發(fā)鹽穴“能源銀行”大有可為！
