看空气这样发电

“能储一号”山东泰安项目现场。路玉鑫摄

作业人员正在进行高中压缸就位前的检查工作。常文浩摄

风光无限好，随着中国新能源发电“蒸蒸日上”，新型储能正迅猛发展。在部分地区，一座座大型“空气充电宝”相继并网发电，大大增强电网稳定性和可靠性。

空气如何储能？怎么发电？近日，记者跟随国务院国资委新闻中心“走进新国企”采访活动走进中国能源建设集团有限公司，探访全球在建的最大单机功率压缩空气储能项目——“能储一号”山东泰安350兆瓦压缩空气储能创新示范电站，感受数智科技的硬核实力。

“削峰填谷”，无污染、能量大

巨型球罐、密密匝匝的管道、输电铁塔……步入山东泰安项目现场，一座规模宏大的能源地标正拔地而起。这是全球在建的最大单机功率压缩空气储能项目，也是中国能建首个商业化压气储能项目。

空气看不见摸不着，如何储存能量？

其实，基本原理很简单：能量守恒。把电能转换成空气压力能和一部分热能进行存储，在需要发电时把高压空气释放，转化为机械能，进而带动发电机发电。

山东泰安项目经理刘少勇给记者打了一个比方：“用电低谷时，富余的电能驱动‘打气筒’，将空气压缩至‘气球’里形成高压状态，电能就得以储存。”

这里的“气球”，就是盐穴、人工硐室等密封储气库。山东泰安项目核心技术在于巧妙利用地下废弃盐穴作为储气库，空气压缩过程中产生的热量则以热水、熔盐等形态储存在地面的储热罐中。

“用电高峰时，储气库会释放所储存的高压空气、储热罐释放所储存的热量。”刘少勇说，这时，高压空气被加热，以极大膨胀力来驱动空气透平发电机组，就像吹动风电机组的“大风车”一样，从而产生电能向电网供电。这一过程有效实现了电网的“削峰填谷”，显著提升了电网调节能力和对风电、光伏等波动性新能源的消纳能力。

值得一提的是，目前世界上大部分已投运的盐穴型压气储能电站，在发电环节都需要额外的化石能源来加热空气，这个过程叫“补燃”，污染以及热量损失不可避免。而山东泰安项目在热量收集利用环节集中攻关，通过内循环实现了“非补燃”，不需要任何化石燃料，因此不产生任何污染。“不仅无污染，大自然空气进入我们电站系统，经过温度压力的变化，甚至还能得到过滤，去掉一些粉尘杂质，相当于一个‘大型空气净化器’。”刘少勇说。

据现场工作人员介绍，项目自去年5月正式开工以来，已完成建筑工程、设备安装、钻井施工等重要节点工作，目前正进行设备调试工作，预计年底前可实现首次并网暨全容量发电目标。

该项目由中国能建数科集团主体投资建设，一期1台350兆瓦盐穴型非补燃式压缩空气储能电站，设计储能充电8小时，释能发电4小时，年发电量高达4.6亿度，相当于20多万户家庭一年的生活用电。

充电一次，可给中小型城市持续供电5小时

单机功率350兆瓦，这让山东泰安项目成为“世界之最”。

单机功率350兆瓦是什么概念？“我们把泰安项目当成一个巨大的充电宝，可以给一整个中小型城市持续供电5小时。”数科集团副总工程师、项目公司董事长陶刚解释。

据介绍，在此之前，压气储能项目的建设规模徘徊在几十兆瓦区间，已投入商运的非补燃式压缩空气储能电站最高是60兆瓦。今年1月，中国能建投资建设的世界首座300兆瓦压缩空气储能示范工程——“能储一号”湖北应城项目全容量并网发电，创下单机功率、储能规模和转换效率三个世界纪录。而泰安在建的350兆瓦项目，标志着中国能建在压缩空气储能领域再攀新高峰。

为什么要建设如此大功率、大容量的压气储能项目？陶刚告诉记者：想要调节整个区域电网的电力波动，需要储能达到一定规模。且350兆瓦级可有效降低工程造价、提升转换效率、带动传统装备制造转型升级，特别是便于电网灵活调配。

作为长时大容量储能方式，压气储能还有着突出优势。例如，与抽水蓄能电站6—8年的建设周期相比，压气储能项目建设仅需1.5—2年，选址也更灵活。种种优点，让在中国仅有十多年开发史的压气储能发展迅速，堪称后起之秀。

新型储能迅猛发展背后，是我国新能源发电装机规模的持续快速增长。

今年一季度，我国风电光伏发电合计新增装机7433万千瓦，累计装机达到14.82亿千瓦，其中风电5.36亿千瓦、光伏发电9.46亿千瓦，合计首次超过火电装机。但与此同时，新能源发电的间歇性、波动性对电网安全影响越来越大。

“过去，我国个别地区出现限电情况，一定程度上反映出风光等新能源未充分发挥出在电力系统中的作用。”陶刚说，作为一种重要的电网灵活性调节资源，储能可以很好地解决新能源发电与用电端时间不匹配的问题，从而减少“弃风弃光”，提升新能源发电的利用率。比如，中午前后光伏发电非常富余，但无法消纳，就可以通过储能先存下来，在用电高峰期再释放出来，从而增强电网稳定性和可靠性。

“让压气储能成为中国绿色能源的一张名片”

作为多领域攻关成果的聚合，山东泰安项目的一个关键，就是深藏地下的盐穴。

山东省岩盐矿在开采矿山主要集中分布于大汶口盆地内，盆地岩盐矿床总面积45平方公里，埋深800米—1500米之间，探明储量75亿吨。过去为保持地质稳定，需要注水实现压力平衡。“现在，我们将盐矿开采留下的废弃空腔开发成储气库，既降低了安全风险与维护成本，也是将传统产业‘再激活’。”数科集团深地技术公司副总经理李景翠说。

但难点也在这里。泰安的盐穴如同复杂扭曲的“地下迷宫”。面对盐穴“腔体九曲回肠、沉渣堆积如山、极窄矿柱遮挡”的复杂构造，泰安项目首创“刮渣+破岩+声呐测腔”三步走工艺，看清了隐藏腔群的真实形状和位置，为注采井的精确定位奠定基础。

项目首次突破千米深层超大尺寸钻完井技术，在相当于300层楼深的地下，以“手术刀级”精度控制井眼轨迹，用“穿针引线”的功夫钻成巨型能源通道——这条打破常规尺度的“深地大动脉”，为项目建设提供关键支撑。同时，项目巧用“高位注气、低位排卤”妙招，成功解决复杂地形带来的排卤难题。

据了解，天然盐穴在山东、湖北、江苏、江西、云南等省份都有广泛分布。“能储一号”的成功可有效推动我国90%以上的盐穴资源再利用。而在天然盐穴较少的地区，专家们探索出建造地下人工硐室储气、熔盐参与储热的解决方案。在甘肃酒泉，另一个世界首创——世界首个地下人工硐室型300兆瓦级压缩空气储能项目正在施工。

如今，压气储能技术路线逐渐打通，在能源清洁化、低碳化的全球浪潮下，压气储能的市场前景宽广。中国能建有关负责人向记者透露：“能储一号”项目兴建期间，已经有美国、荷兰、南非等国投资方或能源主管部门对“能储一号”表达了兴趣；虽然多国有过相关研究与实践，但真正让“非补燃”的先进技术路线工程化落地，中国还是头一个。

“未来，我们希望以技术为核心，向世界输出包含上下游产业链的整体方案，让压气储能成为中国绿色能源的一张名片。”陶刚说。（本报记者 李婕）

《人民日报海外版》（2025年07月02日 第 11 版）

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