你知道嗎,在山東省大汶口盆地區域地下800米到1000米的深處,隱藏著上千萬年前形成的鹽礦,這些鹽礦經過溶解、開采后留下的廢棄礦洞——鹽穴,如今正成為空氣、天然氣、石油、氫氣以及氦氣等能源存儲的理想場所,對確保國家能源安全、戰略物資安全及“雙碳”目標實現等具有重要意義。
為此,山東省煤田地質局在全省率先開展鹽穴儲能探索和實踐,技術水平和工程實踐綜合能力走在全國前列。今年以來,先后開展鹽穴儲能相關項目10項,約占全國同類項目數量的30%。
千年鹽穴煥新生
鹽礦是一種古老的自然資源,當鹽礦被溶解成鹵水被抽走后,留下的洞穴就是鹽穴。山東省煤田地質規劃勘察研究院非常規能源技術中心主任王明介紹:“鹽穴有比較好的蓋層,密封性是比較完好的,而且不需要占用地面空間,穩定性和安全性也會比較好一些,不管是天然氣、空氣、石油,甚至還有廢棄的二氧化碳等等,都可以存儲進去進行長時間密閉保存。”
為了充分發揮出鹽穴資源優勢,山東省煤田地質規劃勘察研究院通過先進的技術和創新思維,把鹽穴從傳統的鹽業廢棄物轉變為綠色能源的“超級充電寶”,以科技創新為突破口,成功破解了多項關鍵技術難題。
例如,創新采用高密度三維地震精細探測、大口徑復雜地層快速鉆井、精準定向對靶等技術,成功破解山東省巖鹽石膏夾層比例高、建庫改造難度大、鹽穴形態刻畫精度低、腔體穩定性評價復雜等多項“卡脖子”技術難題。相關實踐經驗已在湖北、江西等地推廣應用。
同時,研究院堅持“工程項目科研化”,充分發揮非常規能源勘查物探、鉆井、錄井、測井、化驗、綜合研究“六位一體”技術優勢,率先在全國構建起鹽穴儲能領域“地—井—腔”協同勘查技術體系。攻克了大口徑“S”型定向井軌跡控制等多項難題,開創全國集“鹽腔形態精準刻畫、老井井筒鍛銑封堵、大口徑定向鉆進、井筒氣密封測試、注氣排鹵”等工藝于一體的施工先例,實現以典型示范工程帶動產業技術體系高效重構。
做鹽穴儲能的標桿典范
如何快速提升鹽穴儲能技術水平?研究院摸索出了把項目建設作為練兵場,以技術服務助推科技成果向現實生產力轉化的攻堅道路,并不斷在鹽穴地下空間利用領域實現新的突破。
位于山東省泰安市的中儲國能300MW、中能建350MW、中電建2×300MW儲能三個大型重點儲能電站項目,已成為鹽穴儲能技術的典范。其中,在今年4月30日,國際首套300MW先進壓縮空氣儲能電站在泰安肥城市首次并網發電,成為目前國際上規模最大、效率最高、性能最優、成本最低的新型壓縮空氣儲能電站。
該電站利用山東省肥城市豐富的地下鹽穴資源,通過空氣為介質在電網側實現大規模電力儲能,為電網提供調峰、調頻、調相、備用、黑啟動等電力調控功能,有效支撐電力系統平穩、高效運行。可實現連續放電6小時,年發電約6億度,在用電高峰為約20萬到30萬戶居民提供電力保障,每年可節約標準煤約18.9萬噸,減少二氧化碳排放約49萬噸。
在省內,研究院重點服務泰安“儲能之都”建設,通過對泰安現有鹽腔進行技術可行性分析和研究,為產業創新提供有力支撐。在省外,研究院還服務國家重點油氣存儲庫項目—江蘇張興儲氣庫項目地下工程,突破高雜質鹽礦沉渣空隙儲氣技術瓶頸,實現注氣投運,躋身國際領先水平;承擔江蘇首個600MW壓縮空氣儲能地下工程建設任務,該項目建成后將實現首臺套全國產化重大技術裝備示范應用。
引領產業創新路徑方向
山東省鹽穴資源豐富,年形成鹽穴空間超300萬m3,開發利用潛力巨大,而山東省的鹽穴儲能產業也正處于新生期,具有儲能市場需求旺盛、企業投資意愿強烈、產業發展前景廣闊等特點。
盡管當前,山東省煤田地質局堅持以科技創新引領產業創新,首創協同勘查技術體系,在推動鹽穴儲能科技創新與產業創新深度融合上闖出新路。聯合中國科學院武漢巖土所、空天信息大學(籌)組建山東省首個鹽(礦)地下空間儲能科研部門—鹽(礦)地下空間儲能山東省工程研究中心,在鹽腔探測、利用潛力評價、地下工程建設等方面取得顯著業績,獲評省能源系統首屆“創新工作室”“第十屆杰出工程師團隊”。
為了更好利用好鹽穴儲能這一前沿技術,山東省煤田地質局將繼續配合大型儲能企業在泰安、菏澤等條件成熟區域開展鹽穴儲能典型項目。以泰安肥城為重點,發揮鹽穴老腔改造效率高、建庫周期短等優勢,引導巖鹽企業、電力企業和能源企業共同打造老腔改造儲能示范工程。并積極申報國家級創新平臺,進一步加強關鍵技術攻關,構建符合山東實際的鹽穴空間評價、老腔改造、優快建腔、運行監測等技術標準體系,積極探索廢棄煤礦巷道、枯竭油氣藏等深部地下空間儲能,推動鹽穴儲能產業高質量發展.