把电储存在各种电池里，把电储存在水库里，这些储能方式，大家可能并不稀奇。但有一种办法，可以把电储存在空气里，不用电的时候，你见不到它；要用电的时候，你随时都可以在空气里得到电能。这不是科幻小说，这是现在最新的科技。江苏金坛茅山脚下有一个神奇的储能电站，这是一座由废弃盐穴改造的超大号“充电宝”。

用电低谷时压缩空气，存储在地下；用电高峰时释放空气，每小时能发电6万千瓦时。在江苏常州金坛区，依托“非补燃”技术，金坛盐穴压缩空气储能电站全年可节约标准煤3万吨，减少二氧化碳排放超6万吨，并为江苏电网提供±6万千瓦调峰能力。

储能过程就像“吹气球”

用空气来储能、发电，听起来深奥，其实原理并不复杂。金坛盐穴压缩空气储能项目首席科学家、清华大学教授梅生伟这样科普：“如果把盐穴比作一个体积固定的超大号气球，那么储能的过程就是吹气球。”

金坛盐穴项目攻克了世界上参数最高的离心式压缩机，这是“吹气”的关键装置。在用电低谷时，通过这一装置，可将1个标准大气压的空气压缩为140个标准大气压的高压空气，存入“气球”；待用电高峰时，再释放高压空气，驱动空气透平膨胀机，让“风车”旋转起来，驱动发电机发电。

盐穴压缩空气储能的技术和工程并非我国首创。目前，一些发达国家已投运的压缩空气储能电站都需要烧煤或天然气来加热空气，这个过程叫作“补燃”，但不可避免地会产生污染物排放。梅生伟认为，金坛盐穴压缩空气储能项目的重要创新就在于采用了“非补燃”技术。此前，梅生伟和清华大学相关团队曾在安徽芜湖建立试验电站，验证了技术方案可行性和高效性。整个过程中，没有任何燃烧和排放，实现了零碳发电。

值得一提的是，该电站具有完全自主知识产权，核心设备实现了100%国产化。在能量转换过程中，电能难免会有损耗。“金坛电站的电能转换效率是61.2%。通俗来讲，就是‘5千瓦时电换3千瓦时电’。”梅生伟举例子，现在电站一般是23时左右开始储能，到第二天早上储能完成，一个储能过程为8小时。等用电高峰期满负荷发电，一个小时能发6万千瓦时电，可以连续发电约5个小时。“也就是相当于6万居民一天的用电量。”梅生伟说。

在用电低谷时，利用低谷电压缩空气，存储在地下盐穴；在用电高峰时，释放高压空气，带动发电机组发电，保障用电需求。改变传统电力“即发即用”现状，削峰填谷，确保谷电不浪费、峰电有加持，正是金坛盐穴压缩空气储能电站作为“充电宝”的功能所在。今年夏天，江苏迎峰度夏能源保供的关键时期，金坛盐穴压缩空气储能电站曾发挥积极作用，为金坛当地电网的高峰支撑了5%左右的尖峰负荷。

采用“非补燃”技术更环保

由中盐集团、中国华能集团和清华大学三方共建的金坛盐穴压缩空气储能电站，可为江苏电网提供±6万千瓦调峰能力。电站投产后不久，江苏迎来了炎热夏季。电站在7、8月间响应约40次调峰指令，其中8月份连续响应23天，甚至一天内灵活切换、多次响应，为迎峰度夏保供电贡献了力量。

除此之外，近年来，随着风、光等新能源的加速开发，江苏可再生能源发电总装机目前达到5354.94万千瓦。然而，新能源发电波动性强，在工业大省江苏，发电峰谷差高达50%，给电网的安全稳定运行带来隐患，建设大规模储能设施尤为必要。

“目前储能办法有物理储能和化学储能两种。前者包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等，后者包括各种电池储能。”金坛盐穴压缩空气储能电站项目首席科学家、清华大学电机系教授梅生伟表示，压缩空气储能电站规模大、建设快、安全环保，是新型储能的重要发展方向之一。

当然，压缩空气储能电站的建设，也需要丰富的盐穴资源和成熟的造腔经验支撑，对建设环境提出了一定的要求。盐穴，即地下盐层被开采后留下的空腔，密封性良好且多数处于闲置状态，是储存高压空气的理想场所。“金坛拥有盐穴资源约1000万立方米。”中盐金坛公司盐矿矿长徐孜俊介绍，金坛盐穴压缩空气储能电站使用的茅八井盐穴，容积约22万立方米，可承受200个标准大气压。

利用盐穴来储能发电在其他国家并非没有先例，但采取“非补燃”技术却是国内首创。“盐穴的高压空气被释放出来后，需要加热膨胀产生更大推力，此前国外已投运的电站都通过燃烧天然气来加热，‘补燃’过程会产生碳排放。”梅生伟介绍，金坛项目将压缩空气过程中产生的热能储存起来，发电时再将热能释放，将电能转换效率提升至60%以上。据测算，该项目全年可节约标准煤3万吨，减少二氧化碳排放超6万吨。

建设成本大幅降低发展空间大

在金坛盐穴压缩空气储能电站附近，还留有大片建设用地。据了解，金坛盐穴压缩空气储能二期项目规模计划400兆瓦，三期项目规模预计1000兆瓦。

“盐穴压缩空气储是个综合能源系统。”梅生伟认为，盐穴压缩空气储能未来的产业化、商业化前景，取决于两大方面——降低建设成本、提高电能转换效率，说到底就是技术创新。

“比如，大流量高温压缩机、大功率热交换设备、透平膨胀机等关键设备的研制都需要从零开始，和厂家技术人员边研究边开发。”梅生伟表示，从项目立项到正式投产，金坛盐穴压缩空气储能电站历经10年研发、两年建设。在这个过程中，关键设备实现100%国产化，申请专利百余项。“目前的建设成本约为7000元/千瓦，但随着技术的不断成熟，未来的建设成本会大幅降低。”

梅生伟介绍，在提高效率方面，研发团队正在尝试“双管齐下”：一是目前的储热技术采用导热油，属于中温储热，如果未来采用熔融盐实现高温储热，电能转换效率有望从60%提高到70%；二是盐穴储气属于定容储气，充放气过程中压力一直在变化，影响设备运行效率，正在研发中的定压储气技术将实现恒压充气和放气，进一步提高系统电能转换效率。

规模发展的另一支撑是电价政策。国家发展改革委和国家能源局联合发布的《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》，从电价、交易及调度机制等方面对新型储能参与电力市场与调度运营做出规定。“目前电站的电价政策还在研究之中，各级主管部门对项目也都非常支持。”梅生伟说，清华大学参与的8座共1350兆瓦压缩空气储能电站，即将在两年内陆续建成投用。

“相信随着建设成本和转换效率的不断优化，以及价格体系的持续完善，会有更多的机构和地方参与到压缩空气储能电站的建设中，为新能源高质量发展创造更多有利条件。”

受益新能源“充电宝”产业化正提速

近年来，风能、太阳能等新能源在我国能源体系中的占比持续提升，与其相关的储能技术和产业发展也备受关注。其中，压缩空气储能被看作未来储能技术发展的重要方向。

去年7月，国家发改委、国家能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》中，将压缩空气储能列为新型储能技术之首。今年2月发布的《“十四五”新型储能发展实施方案》中，也多次提到这一技术。今年8月，《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》提出，要加快研发压缩空气储能、飞轮储能等高效储能技术。在目前主流的两种储能类型中，抽水蓄能的优点明显，是现有最成熟的大容量储能解决方案，已成为大规模建设开发储能项目的首选。

然而，抽水蓄能电站建设受场地条件限制大，且建设工期长、投资回报慢。电化学储能反应速度快、效率高，但是寿命有限、成本较高，还有后续处理问题。相比之下，压缩空气储能基本兼顾了两者的优点，同时，压缩空气过程中产生的热量还可以二次利用。比如，参与金坛盐穴压缩空气储能电站共同开发的中盐集团，就改造了生产线，通过储热装置用多余热量进行化工产品的生产。从长远看，压缩空气储能将是大规模储能领域开发的新趋势，未来前景广阔。不过，该技术当前还面临两大难点，需要各方协同攻关。

一方面，电能转换效率仍需提升，未来要与抽水蓄能的变电效率相当，才能显现出更大的推广价值；另一方面，目前的应用场景仍比较单一，要探索更多样化储气条件下的项目开发。梅生伟介绍，与新建钢罐等压力容器储存的方式相比，利用盐穴可显著降低原材料、用地等方面的成本，但并不意味着所有盐穴都可以作为压缩空气储存装置，还需要满足容积适当、地质稳定、距离合适等条件。

除盐穴外，天然气储气库、煤矿巷道等也有潜力建设大容量、大规模储能电站。好在，随着效率提升叠加成本下降，压缩空气储能产业化进程正在提速，未来装机规模有望加速扩张。此外，长三角多地正推动相关储能电站落地。

近期，《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》提出，将推动压缩空气、液流电池等长时储能技术商业化，促进“光储充”新型储能站落地。此前，江苏淮安盐穴压缩空气储能项目通过可行性评审，将进入工程实施阶段。该电站建成后，将成为国际上容量最大的压缩空气储能电站，年发电量可达8.5亿千瓦时。

原标题：用空气发电？千年废弃盐穴变身“充电宝”！“藏电于气”是如何实现的？