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地下盐穴,缘何成为储能新宠?

文章作者:趣味科普 发表日期:2023-06-26 浏览次数:857次

人类开采盐矿用于食用和保存食物已经有上千年的历史了。在我国,开采盐矿的历史应早于商代,并上溯到夏代,甚至夏以前的洪荒时代。盐岩水溶开采的应用在我国大约有1000多年的历史。

盐穴(盐腔)是利用水溶开采方式在地下500-2000米深的盐层中形成人造地下洞穴,盐穴的大小和形状根据不同的地质条件而定,其体积可高达百万立方米,不亚于一个摩天大楼。

开采盐岩只要向地下盐岩层钻井中注入清水,使盐溶化后采出饱和卤水即可形成空腔,且盐岩具有非常低的渗透率与良好的蠕变行为,力学性能稳定,即使产生微裂缝也可通过盐的重结晶功能实现自愈合,能够保证储存溶腔的密闭性,能够适应地下储存压力和介质的变化。 

因此,深埋地下的盐腔成为了很好的密封储存介质,提供了一个巨大而安全的地下空间,也越来越受到能源领域相关企业的重视。 

在石油、天然气领域

2007年开始已在石油和天然气领域开展了实际应用,利用盐穴提供的巨大存储空间来存储天然气实现调峰作用,存储石油作为战略储备物资,为民生、为国家能源安全提供了保障。

据国际天然气联盟(IGU)预测,到 2030 年全球地下储气库调峰需求量将达到 5.03×1011立方米,这需要在现有地下储库基础上新建地下储库 183 座,预计需要新增工作气量1.406×1011立方米才能满足今后的调峰需求。

随着“西气东输”、中俄东线天然气管道、“川气东送”和中缅油气管道的运行与启动,为了提高管道利用率,解决现有储运基础设施工程建设能力、速度与国家需求不匹配问题,地下储气库的建设呈现出高需求态势,未来10年将是我国盐穴储气库建设的高峰期。 

西气东输、川气东运天然气管道工程、中国-Brumar 油气管道工程的规划路线及沿线主要盐矿分布

在空气压缩储能领域

在“3060双碳”目标大背景下,新型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。2022年,国家发展改革委、国家能源局发布《“十四五”新型储能发展实施方案》,其中提出要“开展压缩空气储能等关键核心技术、装备和集成优化设计研究,到2025年新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段、具备大规模商业化应用条件”。

压缩空气储能进入重要发展机遇期,利用盐穴存储空气是最为经济、最为安全的储存方式,成为各大能源企业的新宠。

在储氢领域

盐穴储氢蓬勃发展。氢能将是实现全球能源结构清洁、低碳发展的关键路径之一,目前这一全球共识正逐渐形成。已有研究表明,盐穴储氢成本至少比电池储氢成本低100 倍。我国正在开展一系列盐穴储氢的科研攻关。 

在废弃物回填领域

将地面固体废弃物进行粉碎处理后,注入地下盐穴;江苏淮安、山东泰安、安徽定远等地都已有碱渣、盐泥等固体废物回填的案例。 

在“3060”双碳目标的大背景下,盐穴储能作为地下储能的重要形式之一,可以充分利用地下闲置空间,实现多种形式能量的大规模高效存储,具有储存容量大、储存压力高、清洁环保、安全可靠、经济性好等优点,对于优化能源结构、促进清洁能源生产、保障国家能源安全意义重大,是实现国家可持续发展和绿色发展战略的重要选择之一。

 

(中国能建中电工程 )

(作者:曾渠丰 湖北省勘察设计大师、中国电力工程顾问集团中南电力设计院副总工程师;姚院峰 中国电力工程顾问集团中南电力设计院岩土工程室主任)


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