因地制宜发展新质生产力 推动新型储能技术发展
——安宁市废弃盐穴开发建设压缩空气储能基地的思考
作者 赵矛 中共云南省委党校第五十三期中青年干部培训班（一班）
盐矿地下废弃盐穴具有再利用价值，昆明盐矿的盐穴资源丰富，利用地下盐穴建设压缩空气储能电站，是当前国内新型储能领域的重要发展方向。运用好开发好废弃盐穴，开展昆明安宁压缩空气储能基地建设，对满足云南省新型电力系统建设需要、促进云南省新质生产力发展，以及践行“一带一路”有着重要作用。本文回顾了压缩空气储能技术的发展历程，特别是国内非补燃技术的创新与发展，分析昆明安宁30万千瓦压缩空气储能示范项目的具体情况，进一步研究昆明安宁压缩空气储能基地建设的必要性，旨在为推动新型储能技术发展，促进产业升级提供有益启示。
一、变废为宝——对昆明盐矿采空盐穴的再利用
（一）盐矿地下废弃盐穴的再利用
盐岩藏于地下数百米至数千米深处，可采盐岩的矿体因为其形状规整、体积大、厚度大，矿体覆盖层及底层无断层，地下水不发育等地质特征，确保了盐岩矿体的可利用性及开采价值。国内大型盐岩矿主要分布在江苏省常州市金坛区、淮安市，湖北省云梦县及潜江市、河南省平顶山市、山东省肥城市、云南省安宁市等地区。盐岩中的石盐开采均为水溶开采法。水溶开采，是指利用盐易溶于水的原理，从地面钻井至地下盐层，注入淡水后将石盐溶解为饱和卤水，再将卤水输送至地面生产车间蒸煮为精盐。一般而言，一口采卤井的开采时间可持续数年乃至十余年，之后需注水闭井。
地下盐岩矿体的氯化钠含量高、密度大、呈结晶状态，具有力学性质稳定、渗透率低、高压下具有塑性等特点。盐岩采出后，在地下盐岩层所形成的巨大空间（废弃盐穴），能够保持长时间的稳定，且具有天然的密封性和稳定性。盐穴四壁的结晶盐岩所具有的气密性及水密性，使地下盐穴能够为不溶于盐的物质提供储存或处置场所，如储存天然气、氢气、空气等气态物质，储存原油、液氨、甲醇、储能电解液等液态物质，也是二氧化碳永久储存的良好地下场所。这就像我们喝完的矿泉水瓶子可以用来装其他东西一样。
利用地下盐穴建设压缩空气储能电站，正是当前国内新型储能领域的重要发展方向。2024年4月，全国首台套30万千瓦等级的压缩空气储能电站在湖北应城盐矿建成投运。同时，地下盐穴的其他物质储存或处置也处在活跃的理论研究与试验阶段，盐矿地下废弃盐穴的再利用前景广阔。
（二）昆明盐矿及其盐穴资源
目前，云南省在生产的主要盐矿仅有昆明盐矿和磨黑盐矿。省内其他已经闭矿的盐矿盐井，由于年代久远、采盐工艺落后、盐岩层结构复杂、盐穴或盐井规模小等原因，留下的盐穴、盐井已没有再利用价值。昆明盐矿是云南省最大的现代化开采的盐矿，盐岩埋藏深、盐层厚、储量大，是云南省唯一可作为储存石油、天然气、压缩空气、氢气的大型盐矿。将昆明盐矿建设成全省最大的综合能源储存基地，是未来发展的方向。
昆明盐矿地处安宁盆地，条件优越。石盐矿床总面积约60平方公里，盐矿石含盐率50%—60%，氯化钠储量约13.6亿吨。矿区地层产状平缓，地质构造简单，采矿段岩相变化不明显，盐矿石埋深在400—600米之间，盐矿石厚度在250—320米之间，采卤钻井深度一般在600—900m之间。
昆明盐矿于1993年建成投产，现有精制盐生产能力为130万吨/年。30多年来，昆明盐矿累计生产盐硝产品超过2000万吨，建成采卤盐井11对（个），形成的可用地下盐穴容积约500万立方米。2024年，昆明盐矿6对采卤接替井工程已经开工建设，未来每年还将新增可用地下盐穴容积约40万立方米。到2030年，昆明盐矿可用地下盐穴总容积将超过700万立方米，可储存液态物质如石油约600万吨、储存气态物质如压缩空气约7亿立方米。
（三）昆明盐矿综合能源储存基地建设的可行性
昆明盐矿位于滇中地区的安宁市境内，交通运输条件便利，中缅油气管道穿境而过。滇中地区人口密集、工业经济集中、能源消费总量大，区内能源储备及能源安全保供压力较大。昆明电网是云南省最大的负荷中心，波动性大的第三产业与居民用电比重高，网内新能源装机比例大导致发电量波动性大。因此，昆明电网急需增加电力储能能力，特别是长时间的电力储能。
当前，在云南省新能源大规模发展的背景下，全省电网急需增加储能能力，并规划“十四五”期间全省新增310万千瓦新型储能电站装机。利用昆明盐矿地下盐穴，在2030年前可建设成百万千瓦等级的压缩空气储能基地，为全省及昆明电网提供强大且急需的长时间储能能力。在中远期，随着绿色可再生能源制备氢基能源的创新发展，全省天然气供需平衡趋紧的趋势，未来还可利用昆明盐矿地下盐穴建设绿氢储库、绿色液氨储库、绿色甲醇储库等。
因此，将昆明盐矿建设成集压缩空气储能、氢基能源储存的综合能源储存基地是可行的且必要的。
二、演进趋势——压缩空气储能技术的发展历程及产业发展前景
（一）世界及国内压缩空气储能技术的发展历程
世界上第一个压缩空气储能电站于1978年在德国汉特福建成，它利用两个地下盐穴作为储气库，采用天然气补燃方式，电站综合运行效率约42%。世界上第二个压缩空气储能电站于1991年在美国亚拉巴马州建成，它以地下盐穴作为储气库，采用天然气补燃方式，增加了压缩热回收利用装置，电站综合运行效率提高至54%。
国内压缩空气储能的应用技术研究与产业化发展起步较晚，但以非补燃技术作为研究与发展起点，创新发展出了不需要化石能源作补充、世界领先的绿色清洁压缩空气储能技术。2014年，在安徽省芜湖市建成了500千瓦非补燃压缩空气储能科学试验系统，2021年，分别在山东省肥城市与贵州省毕节市建成了1万千瓦非补燃压缩空气储能工业试验项目，2022年，分别在江苏省常州市金坛区、河北省张北县建成了6万千瓦和10万千瓦非补燃压缩空气储能商业示范项目，2024年4月，在湖北省应城市和山东省肥城市分别建设的30万千瓦非补燃压缩空气储能商业项目实现了并网发电。截至目前，国内还有山东泰安、江苏金坛、黑龙江宝清等一批35万千瓦非补燃压缩空气储能商业项目开工建设。此外，国内第一个以地下人工硐室为储气库的甘肃酒泉玉门压缩空气储能项目正在紧张施工建设中。
从目前情况看，国内压缩空气储能项目已进入商业化发展初期阶段，在主机设备的研发与制造、地下盐穴的勘察及其工程设计、地面工程的勘测设计、工程施工安装、电站调度运行等方面，均取得了重大突破和丰富的经验，30万千瓦级电站项目的设计效率可达到70%，处于世界领先水平。
（二）压缩空气储能产业发展前景
储能是电力系统重要的灵活调节资源，是实现“削峰”“填谷”的重要技术措施。电化学、机械、电磁、冷热等储能技术种类繁多，技术特征及其经济性差异大，各类储能技术的发展阶段及成熟度各不相同。
当前政策下，电力储能分为抽水蓄能与新型储能，除抽水蓄能外的其他所有储能技术都归为新型储能。2022年2月，国家发展和改革委员会、国家能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》中指出，“十三五”以来，我国新型储能行业整体处于由研发示范向商业化初期的过渡阶段，新型储能产业各方面取得了实质性进展，市场应用规模稳步扩大；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；到2030年，新型储能全面市场化发展，新型储能核心技术装备自主可控，技术创新和产业水平稳居全球前列，基本满足构建新型电力系统需求。与此同时，国内相关机构预测，为实现“双碳”目标，2050年全国风光装机总规模需达到60亿千瓦，储能装机需达到20—30亿千瓦以上，储能投资超过10万亿元，各类储能技术市场发展空间巨大。
压缩空气储能属于新型储能，可细分为常态空气、超临界空气、液态空气、二氧化碳等不同的气态压缩储能技术路线。压缩空气储能与抽水蓄能同属机械储能，是典型的长时储能技术，具有容量大、寿命长、本质安全等突出优势，是国家新型储能发展的重要技术路线之一。2023年底，我国压缩空气储能总装机约18.3万千瓦、占全球压缩空气储装机的7%，包括江苏金坛6万千瓦、河北张北10万千瓦等商业示范项目。2024年4月，湖北应城和山东肥城30万千瓦国家首台套压缩空气储能电站实现了并网调试。截至目前，山东、江苏、黑龙江等地下盐穴、甘肃人工硐室、新疆二氧化碳、青海液态空气等一批商业化压缩空气储能项目实现了开工建设，装机规模超过200万千瓦，标志着国内压缩空气储能产业发展已进入商业化规模发展期。
除昆明盐矿外，在云南省广大的硬质岩地区，规划建设以地下人工硐室为储气库的压缩空气储能电站，具备选址灵活、生态环境影响小、工程建设条件好等比较优势，是云南大规模发展压缩空气储能的资源优势。为实现“双碳”目标，2050年以前，云南风光装机总规模需达到2亿千瓦以上，储能装机需达到0.7—1亿千瓦以上，储能投资超过4000亿元。目前，国内先进压缩空气储能已进入规模化发展初期阶段，昆明安宁压缩空气储能示范项目已基本具备开工建设条件，大规模发展压缩空气储能是满足云南省长时储能需求的重要途径之一。通过大规模发展压缩空气储能，可促进我省压缩空气储能技术研发、装备制造、工程服务等全产业链发展，引导云南省压缩空气储能的技术创新和产业水平达到全国先进水平，并辐射和服务于东南亚市场。
（三）昆明安宁30万千瓦压缩空气储能示范项目
云南省能源投资集团昆明安宁30万千瓦压缩空气储能示范项目已完成可研评审等相关前期工作，项目总投资17.2亿元，计划2025年初开工、2026年建成投产。示范项目采用最先进的非补燃技术，拟安装两列共8台大型空气压缩机、1台30万千瓦空气发电机组、34台大型水气/气水换热器、8台3500立方米球型储热水罐，电站拟以一回220千伏线路接入昆明城区的220千伏普吉变电站，电站设计综合能源利用效率可达到70%。昆明安宁30万千瓦压缩空气储能示范项目建成后，将成为我国西南地区、南方电网区域第一座大型压缩空气储能电站，也是国内第一座高海拔压缩空气储能电站。
三、认识思考——对昆明安宁压缩空气储能基地建设的分析
将昆明盐矿建设成集压缩空气储能、氢基能源储存的综合能源储存基地，是一个长期的发展设想。当前，在云南省新型电力系统建设的高速发展过程中，建设昆明安宁压缩空气储能基地是必要的和急迫的。
（一）是满足云南省新型电力系统建设的需要
近年来，云南省风光新能源新增装机约3000万千瓦，总量突破4600万千瓦。新能源装机占比从12%快速提升至33%。新能源与生俱来的间歇性、波动性和随机性特征在大规模并网时，给云南电网安全稳定运行提出了新的挑战；省内新增绿色铝硅大工业的刚性连续负荷，也使省内“源荷”特性更加难以匹配。在2024年省内电网系统的运行中，已经显现出调节能力不足、调峰需求增大的现象，丰水期新能源弃电现象已有明显趋势。
预计到2030年底，全省新能源装机总规模将达到9500万千瓦左右，届时全省新能源装机占比将达到45%以上、新能源发电量占比将超过25%。根据相关研究预测：2030年云南省用电总量4000亿千瓦时、用电负荷6500万千瓦，在没有新增支撑火电的情景下，全省电网丰、枯期存在约812、1013万千瓦电力缺口，全年存在约133亿千瓦时的电量缺口；在没有新增储能、在丰水期优先保证水电消纳的前提下，存在近100亿千瓦时的新能源弃电量、弃电率达到8%左右。为了缓和云南电网“电力电量双缺”与“新能源弃电”同时存在的矛盾，在2030年以前建设昆明安宁压缩空气储能大型基地，是支撑云南省新型电力系统建设的重要举措。
（二）是促进云南省新质生产力发展的需要
以压缩空气储能为代表的新型储能技术的创新应用，是国家支持和鼓励的新质生产力发展方向。目前，国内压缩空气储能产业还处于商业化发展初期，国内高校及科研机构、设备制造、工程勘察设计、工程施工安装及调度运行等相关产业与单位，通过6万千瓦、10万千瓦及30万千瓦储能示范电站的建设实践，正在持续研究、优化和完善压缩空气储能技术，如：高温储热与中低温储热技术之争、透平膨胀发电机再热技术之争、地下盐穴大口径采气井施工技术的突破、人工硐室与地下盐穴储能的经济竞争、持续研究和发现压缩机余热深度回收利用技术等。同时，国内采用二氧化碳作为储能介质的压缩空气储能电站——新疆木垒10万千瓦二氧化碳压缩储能示范电站也于2024年9月1日开工建设，更多创新的压缩空气储能技术正在快速发展进步中。
昆明安宁30万千瓦压缩空气储能示范项目，作为我国西南地区第一个立项建设项目，云南省能源投资集团已联合中国科学院、中国地质大学、西安交通大学等国内权威技术单位，针对高原、山地、昆明盐矿盐岩层及云南电力系统特征，以创新思路打造具有高效率、低成本、开放性的中国压缩空气储能建设样本，努力带动我省压缩空气储能相关产业的落地与发展，为云南省新质生产力发展作出贡献。
（三）是云南践行“一带一路”的需要
我国云南与缅甸、老挝、越南毗邻，是中国通往东南亚最便捷的陆路通道，是中国对外开展经济、文化、政治交流的重要枢纽。
2000—2020年的十年间，东南亚地区能源需求量增长了80%左右，远高于全球平均水平，表明其社会经济发展成效显著。随着全球对可再生能源利用、环境保护与二氧化碳减排的重视，东南亚地区国家也在积极推动绿色能源转型发展，新能源需求正在快速增长。根据国外相关组织对“全球能源监测”的统计数据显示：截至2023年底，除文莱、老挝和东帝汶外，其他东南亚国家都有了运行的光伏电站，全地区光伏累计装机总规模已达到1870万千瓦。预计到2025年，为了达成东盟成员国35%可再生能源装机目标，东南亚国家还需要新增至少1700万千瓦的光伏和风电装机。随着东南亚国家风光新能源的快速发展，东南亚国家对电力储能的需求是必然的。
昆明安宁压缩空气储能大型基地的建设，可为东南亚国家新型储能的发展利用发挥带动示范效应，也必将带动和发展云南省压缩空气储能相关产业，利用云南区位优势及泛亚铁路运输条件，努力把云南压缩空气储能相关产业与技术输送到东南亚国家，为践行“一带一路”作出云南贡献。
（责任编辑 苏宇箫）