1月9日，位于湖北省孝感市應(yīng)城市的300兆瓦（MW）壓氣儲(chǔ)能電站示范工程全功率并網(wǎng)發(fā)電，這是繼2024年4月9日并網(wǎng)發(fā)電后，正式啟動(dòng)兩個(gè)地下鹽穴注氣采氣，意味著應(yīng)城300MW鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站開(kāi)始商業(yè)運(yùn)行。該工程的地下儲(chǔ)能系統(tǒng)由中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所提供全過(guò)程技術(shù)支撐。
湖北應(yīng)城300MW壓氣儲(chǔ)能電站示范工程，利用云應(yīng)地區(qū)廢棄鹽礦洞穴為儲(chǔ)氣庫(kù)，打造一個(gè)超級(jí)“充電寶”——單機(jī)功率達(dá)300MW級(jí)，儲(chǔ)能容量達(dá)1500MWh，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率約70%，每天儲(chǔ)能8小時(shí)、釋能5小時(shí)，年均發(fā)電約5億千瓦時(shí)。以空氣為介質(zhì)，轉(zhuǎn)化的電量可以滿足75萬(wàn)居民一年的用電需求，可有效應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電的波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性，為湖北省電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和省內(nèi)新能源消納發(fā)揮重要作用。
地上工程決定好壞，地下工程決定成敗，深地儲(chǔ)氣庫(kù)是壓氣儲(chǔ)能工程的決定性因素。應(yīng)城項(xiàng)目鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)地質(zhì)條件復(fù)雜，大口徑注采井鉆完井難度大。武漢巖土所楊春和院士團(tuán)隊(duì)與數(shù)科集團(tuán)深地技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)、中石油系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)單位深度協(xié)同，經(jīng)過(guò)聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)與實(shí)驗(yàn)論證，不斷優(yōu)化鹽穴利用方案、鉆井工程系統(tǒng)方案，攻克復(fù)雜鹽穴空間高效利用成套技術(shù)、數(shù)智化選址技術(shù)，打造了一系列國(guó)際尖端技術(shù)和配套產(chǎn)品包。該團(tuán)隊(duì)在世界范圍內(nèi)首次成功應(yīng)用鹽穴沉渣空間儲(chǔ)氣，首創(chuàng)國(guó)內(nèi)最大口徑注采井方案，大幅提高了鹽穴空腔利用率和注采井的注采氣量，降低了工程造價(jià)并縮短了建設(shè)工期。
目前，鹽穴的造腔方式有單井單腔、水平對(duì)接井。壓裂形成的鹽穴老腔具有形態(tài)差，難利用的特點(diǎn)。武漢巖土所科研團(tuán)隊(duì)利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)論證出，腔體具有良好的密封性，具備充分的儲(chǔ)氣潛力。實(shí)踐證明，利用水平壓裂形成的鹽穴水平老腔可以用于地下儲(chǔ)能，開(kāi)辟了利用壓裂形成的鹽穴水平腔的新道路，為我國(guó)鹽穴采空區(qū)的大規(guī)模利用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，開(kāi)啟了鹽穴儲(chǔ)能新的應(yīng)用前景。
該項(xiàng)目采用創(chuàng)新的沉渣空隙儲(chǔ)氣擴(kuò)容新方案，解決了中國(guó)鹽巖層與國(guó)外鹽丘之間的差異。由于中國(guó)鹽巖層在造腔過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量沉渣，通常這些沉渣占據(jù)了鹽穴空間，導(dǎo)致下部沉渣空隙體積無(wú)法利用。武漢巖土所團(tuán)隊(duì)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，論證沉渣空隙儲(chǔ)氣的可行性，進(jìn)而利用沉渣空隙，使鹽穴地下空間的利用率從20%提高到70%以上。
這一創(chuàng)新成果解決了沉渣占用空間的問(wèn)題，極大提高了鹽穴的儲(chǔ)氣能力，為未來(lái)的鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站建設(shè)提供了可行的技術(shù)路徑。
應(yīng)城項(xiàng)目的鹽穴地質(zhì)條件復(fù)雜，地下腔體形態(tài)探測(cè)存在誤差，沉渣中的氣液界面無(wú)法探測(cè)。武漢巖土所團(tuán)隊(duì)建立了氣液界面計(jì)算的理論基礎(chǔ)，提出了沉渣空間計(jì)算的新方法，首次實(shí)現(xiàn)了高位注氣低位排鹵的新方案，解決了中國(guó)層狀鹽巖與國(guó)外鹽丘的差異，確保了鹽穴壓氣蓄能電站沉渣空間注氣排鹵的安全運(yùn)行，突破了鹽穴空間的利用瓶頸。
我國(guó)鹽礦資源豐富，存在大量鹽礦地下采空區(qū)，利用已有老腔不僅能夠避免鹽礦采空區(qū)沉陷、垮塌等地質(zhì)災(zāi)害，將鹽礦采空區(qū)變成地下空間資源，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)了鹽礦地下采空區(qū)的資源化利用。應(yīng)城300MW壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目的實(shí)施，為我國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)數(shù)百座鹽巖壓縮空氣儲(chǔ)能庫(kù)建設(shè)與運(yùn)行奠定了理論基礎(chǔ)并提供了技術(shù)支撐。相關(guān)技術(shù)已全面應(yīng)用于我國(guó)目前在建及擬建的鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站，包括湖南衡陽(yáng)、河南平頂山、江蘇淮安、江西樟樹(shù)、云南安寧、陜西榆林、山東泰安、四川自貢等8省的18座鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站，累計(jì)總功率達(dá)1950MW。
湖北應(yīng)城300MW壓縮空氣儲(chǔ)能電站
高位注氣、低位排鹵示意圖
壓氣儲(chǔ)能電站工作示意圖
本文鏈接：武漢巖土所助力全球首座300MW壓氣儲(chǔ)能電站全容量并網(wǎng)發(fā)電http://www.lensthegame.com/show-12-622-0.html
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