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盐穴储能:压缩空气送“绿”电

发布时间:2022/2/8 2:32:48 来源:中国知识产权报

  压力超过100个大气压的空气从地下千米深处的盐穴奔涌而出,驱动空气透平做功,向国家电网发出我国首个大型压缩空气储能电站第一度电。去年9月,非补燃压缩空气储能电站——江苏金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目并网试验成功。今年1月,为适应电网快速启停要求,该项目完成了空气透平发电机组快速启停试验工作,为我国压缩空气储能技术发展提供参考样板。

  打造新型储能电站

  盐穴压缩空气储能是一种利用地下盐穴储气的大容量物理储能技术,其利用低谷电能将空气压缩到盐穴中,用电高峰时再释放压缩空气发电,从而提升电网调节能力和新能源消纳能力。这种方法具有容量大、寿命长、安全环保等优势,是一种极具发展前景的大规模清洁物理储能技术。

  江苏金坛盐穴项目由中国华能集团(下称华能集团)、中盐集团和清华大学三方项目团队共同开发建设,一期工程发电装机60兆瓦,储能容量300兆瓦时,远期建设规模1000兆瓦。该项目致力于通过非补燃压缩空气储能技术,改变传统电力“即发即用”现状,恰似一块巨型“充电宝”,使丰富的地下盐穴转变为绿色能源存储库,实现电力供需的“削峰填谷”。

  据了解,除了三方项目团队,该项目开放国家试验示范工程平台,以项目建设为核心,组建了压缩空气储能建设的“生力军”:空气透平、油气换热器等核心设备研制由东方电气集团、哈尔滨电气集团完成,建设、安装工程由浙江省二建建设集团有限公司和上海电力安装第一工程有限公司承担,通往地下1000米的注采气井由中石油江苏长江地质勘查院完成,导热油由中石化润滑油公司供货,电力系统接入调试由国家电网江苏方天电力技术有限公司完成……多方企业携手并进,项目得以顺利推进。

  其中,华能集团负责地面电站的建设、调试和运维。团队在电力技术、系统集成等关键技术和核心装备上实现了创新应用,与合作方一起研制了世界上换电效率最高的非补燃式压缩储能发电系统,并且实现了工程化落地应用。

  实施专利提升战略

  在谈及项目建设过程中的挑战时,华能南京金陵发电有限公司储能项目部科技主管陈辉表示,地下盐穴至透平机主气门前约有1200米的压缩空气主管道,气流流程复杂,如何在冲转前去除管道和设备施工遗留下的铁锈和焊渣等杂质?如何确保透平机进气清洁度合格?这些问题都是困扰项目调试的难题。

  经过勘探,团队发现地埋管道最深在地下14米,设计温度最高70℃,不能采用传统火电的蒸汽吹扫方式,采用酸洗方式清洗管道酸液又难以排出。面对困难,团队的技术人员进行了反复论证,多次调研,结合现场实际,创造性地制定了一套“Pig夹液清洗+高压空气分段吹扫方案”,成功解决了这一难题。

  目前,三方项目团队在项目实施过程中,共提交了40余件专利申请,其中19件已获得授权。针对压缩机电机容量和工频电流较大影响其他设备的问题,华能集团以及建设团队发明了一种使用变频器的启动方法,提交了“一种压缩空气储能多驱动电机共用变频器结构及方法”等专利申请,解决了大电机启动的工程技术难题。该技术采用公用变频器启动的方法,不仅增加了电机的使用寿命,还降低了维护成本。

  “在项目建设过程中,我们实施专利提升战略,将专利申请工作纳入电站建设过程统一管理,有针对性地分析压缩空气储能领域的专利布局情况。”陈辉介绍,华能集团以及建设团队不断挖掘工程推进过程中的创新点,形成了发掘、申请、应用、保护的全流程专利管理模式。

  此外,华能集团项目团队还创建了一系列压缩空气储能电站标准,希望通过标准化的方式推动压缩空气储能技术规范化发展,并将该技术应用于航空、航海等更多领域,发挥更大的作用。

  针对压缩空气储能技术未来发展,陈辉表示,该技术从实验室走向工程应用,需要在系统储能效率、能量密度、核心设备研制等方面继续提升。为此,华能集团将和合作方一起,在金坛一期项目建设与调试经验的基础上继续探索,快速推进二期项目前期工作,希望打造压缩空气储能研发、成果转化和商业应用的“国家队”。(刘弘一)



  (编辑:侯岭)

  (中国知识产权报独家稿件,未经授权不得转载。)

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