1月9日，湖北應城。

一個容量為1500兆瓦時的“超級充電寶”經過3年建設終于“拔地而起”，實現全功率并網發電。這便是湖北應城300兆瓦鹽穴壓縮空氣儲能電站。

湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站遠眺。中國科學院武漢巖土力學研究所供圖

儲能對于解決新型電力系統的“雙高”問題——高比例的可再生能源、高比例的電力電子設備和新能源的“三性”問題——波動性、間歇性、不穩定性至關重要。

近日，國家發展改革委、國家能源局印發《電力系統調節能力優化專項行動實施方案（2025-2027年）》。其中指出，到2027年，電力系統調節能力顯著提升，各類調節資源發展的市場環境和商業模式更加完善，各類調節資源調用機制進一步完善。通過調節能力的建設優化，支撐2025-2027年年均新增2億千瓦以上新能源的合理消納利用，全國新能源利用率不低于90%。

如何讓電量得到充分利用？這就需要一個能夠給城市供電的“超級充電寶”，將高峰期的電量儲存起來，在發電低谷期釋放，平抑新能源發電的不穩定。湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站就是這樣一個“超級充電寶”。

中國工程院院士楊春和正在介紹湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站。中青報·中青網見習記者 崔文瀚/攝

用電低谷期，大量空氣通過注采氣井注入，穿越約500米長的管道，到達地下鹽穴，將多余的電能以高壓空氣的形式儲存到地下鹽穴中；用電高峰期，這個“超級充電寶”再將電能釋放出來。

截至目前，該工程利用湖北省孝感市云應地區廢棄鹽礦洞穴為儲氣庫，單機功率達300兆瓦級，儲能容量達1500兆瓦時，系統轉換效率約70%，每天儲能8小時、釋能5小時，年均發電約5億千瓦時；轉化的電量可以滿足75萬居民一年的用電需求。

地上決定好壞，地下決定成敗

中國工程院院士、中國科學院武漢巖土力學研究所研究員楊春和團隊，為湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站工程的地下儲能系統提供全過程技術支撐，他告訴記者：“地上決定好壞，地下決定成敗?！?/p>

中國工程院院士楊春和正在指導學生進行實驗。中青報·中青網見習記者 崔文瀚/攝

整個鹽穴儲能分為地上和地下兩部分，它們各司其職，對于鹽穴儲能工程的質量都有重要的作用。

地上部分負責電力的輸送、運轉，通過一系列步驟將電能儲存于壓縮空氣中，地上部分的建設決定了整個工程的能量轉化效率。楊春和介紹，在能量轉化效率方面，德國的亨托夫電站約為42%，美國麥金托什電站約為54%，而湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站可以達到70%。

地下部分負責儲存壓縮的空氣，地下空間的大小、狀態和穩定性等因素，影響著壓縮空氣儲能電站工程能否成功。湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站地下部分，采用廢棄鹽穴儲存壓縮空氣。

為什么要用鹽穴儲氣？地上建造儲氣罐不行嗎？

楊春和告訴記者，由于鹽穴具有密閉性好、穩定性高等特點，非常適合壓縮空氣儲能，且鹽穴儲氣技術在成本和容量上都有優勢。

“鹽穴儲氣技術將廢棄鹽礦‘變廢為寶’，屬于廢棄資源重新利用，成本較低。”楊春和說。

廢棄鹽礦的處置本身就是一個難題。楊春和說，開采鹽礦產生的空腔如果處置不恰當，容易引發地質災害，為了保證廢棄鹽礦的穩定性，各種處置方法耗資不少，卻往往難以產生效益。而空氣壓縮儲能技術將鹽穴填滿壓縮空氣，可達到70-90個大氣壓，不僅讓廢棄鹽礦能夠保持穩定，還可以產生經濟和社會效益。

“地上建造儲氣罐成本非常高，并不適用?！蔽錆h巖土所研究員、湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站工程負責人馬洪嶺介紹，利用鹽礦儲氣，每立方米容量成本約6000元，而地上打造儲氣罐成本約是鹽礦儲氣的50倍。

此外，地下建造儲氣裝置也具有可行性。在地下打造人工硐室進行壓縮空氣儲能，成本能達到約8000元每立方米，相比之下十分劃算。

不過，并非所有鹽礦都能用作壓縮空氣儲能。在湖北應城，楊春和院士團隊篩選了100多個鹽穴，只有10個可以用于儲氣。

由于礦產需求量大、采礦業迅速發展，我國有很多地下礦洞，但是能夠用于壓縮空氣儲能的十分稀少。部分礦洞四通八達，密閉性差，無法使用；部分礦洞容量較小，鹽穴體積如果達不到60萬立方米，無法支撐300兆瓦電站的容量；所在地深度小于500米的鹽穴無法承受壓縮空氣的壓力，而深度大于1500米的鹽穴又會因為地應力過大，導致地上壓縮機無法維持足夠的壓力……

合適的鹽礦不容易找，楊春和院士團隊提出在鹽礦的開采階段就作好規劃。他們積極尋找正在開采和即將開采的鹽礦，在鹽礦開采階段布局，將鹽礦打造為適合儲氣的狀態，開采結束后可直接進行儲氣，充分利用鹽礦資源。

上天不易，下地更難

“上天不易，下地更難?！瘪R洪嶺發出感慨。

他解釋：地下工程的個性大于共性，各地的地下條件不同，巖石性質、地下腔體狀況等各有特色，“即使在某地找到了規律，換個地方就不一定適用了”。

高位注氣、低位排鹵示意圖。中國科學院武漢巖土力學研究所供圖

地下鹽礦位于地下幾百米甚至上千米，沒有人知道它真正的樣子。關于地下鹽礦沉渣的狀態，學術界眾說紛紜，有的專家認為地下鹽礦中充滿淤泥，有的專家認為沉渣是沙子，而武漢巖土所團隊更傾向于主要是大尺寸的石塊。想把泥狀物中的鹵水排出非常困難，如果不可以，鹽穴中可利用空間就會很少，儲能便無從談起。

在正式進行工程試驗時，馬洪嶺等人已經做過科學實驗，證明地下鹽穴中屬于大尺寸石塊和鹵水并存的形態。但是僅在理論上證明并不能服眾，沒有進行工程試驗，很多人并不相信這個結果。

于是楊春和院士團隊開展了幾次大規模的現場試驗，直到2022年，楊春和院士團隊邀請全國幾乎業內的所有專家來到武漢，共享“注氣排鹵”的成果。

團隊提前規劃好注氣排鹵的路線，通過壓縮機把空氣壓縮到地下鹽腔里，通過空氣的壓力，將鹵水成功排出，最快時每天能夠排出5000多立方米鹵水。

試驗的成功讓科學界關于地下鹽腔沉渣狀態的學說從此統一。

這次試驗最終證明地下鹽腔中確實是沉積巖和鹵水并存的形態，論證了沉渣空間低位排鹵的可行性，實現了鹽穴沉渣空間利用“零的突破”，將鹽穴地下空間利用率從20%提高到70%。

馬洪嶺說，壓裂形成的鹽穴老腔具有形態差、難利用的特點。武漢巖土所通過現場試驗論證出鹽穴腔體具有良好的密封性，具備利用的潛力。隨后又在實踐中證明了利用水平壓裂形成的鹽穴水平老腔可以用于地下儲能，開辟了利用壓裂形成的鹽穴水平腔的新道路，為我國鹽穴采空區的大規模利用奠定堅實的基礎。

自主研發破局，推動鹽穴儲氣發展

“這是我們自主研發的鹽巖儲庫造腔模擬實驗裝置SCLS-400；這是1981年進口的巖石三軸試驗儀，兩三年修一次，現在還能用?！痹诮榻B各種實驗儀器時，楊春和能準確地說出年份和狀況。

武漢巖土所研究員王同濤回憶道，因為鹽巖腐蝕性強，對實驗儀器損耗大，國外公司不愿意將實驗儀器借給團隊。為了能夠順利進行實驗，在楊春和的帶領下，研究團隊與企業合作，自主研發實驗儀器。經過不懈的努力，儀器研發成功，實驗得以順利推進。

此外，楊春和還推動形成了鹽穴儲氣5項相關行業規范。

湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站等鹽穴儲氣項目的成功，實現了“從0到1”的突破。楊春和提出，不僅要做到“從0到1”，更要做到“從1到0”，要在工程成功的基礎上回歸理論，檢查工程中還有哪些問題沒有解決，在基礎理論上進行研究突破。

中國能建首席專家，數科集團黨委書記、董事長萬明忠認為，該項工程還要做到“從1到100”，解決鹽穴儲氣工程產業化的問題，推動鹽穴儲氣技術得到更廣泛的應用。

目前，這項鹽穴壓縮空氣儲能技術，已應用于我國在建及擬建的鹽穴壓縮空氣儲能電站，包括湖北應城、湖南衡陽、河南平頂山等地18座鹽穴壓縮空氣儲能電站，累計總功率達1950兆瓦。

“鹽穴儲氣技術不只可以用來進行壓縮空氣儲能，也能夠用于儲存氫氣、氦氣、天然氣等重要資源?！睏畲汉屯嘎?，作為能源儲備的理想地質體，項目團隊對鹽穴儲油、儲氣、儲氫、儲氦等領域也開展了工作，相關研究和應用已取得一系列重要進展。

本文轉自中國青年報2025年1月13日8版