江苏盐穴储能：优势、挑战与未来发展建议

文/刘荣峰 耿晓倩 林江刚 郭同书 刘进 赵旭   江苏省工程咨询中心有限公司

盐穴地下空间是岩盐矿产开采后必然产物，是岩盐资源密切共生的重要地下空间资源，它是一类特殊的地下空间资源，由于其良好的密闭性从而成为能源储存的理想介质。江苏盐穴资源丰富，科学谋划盐穴资源开发，推动盐穴储能规模化、高质量发展，对推动江苏高质量发展迈上新台阶，提升江苏能源安全保障能力、加快能源绿色低碳转型具有重要意义。

一、江苏发展盐穴储能的优势

（一）江苏盐穴资源禀赋优势明显

岩盐和芒硝是江苏省重要的优势矿产，主要分布在师砦盐盆（徐州丰县）、淮安盐盆（淮安谢碾-下关-朱桥）、洪泽盐盆（洪泽赵集-顺河集）、金坛盐盆（金坛陈家庄－镇江荣炳）等地区。江苏省岩盐资源分布区面积总计416平方公里，已设探矿权38.97平方公里、采矿权61.33平方公里，总计100.3平方公里，约占矿床总面积的24.11%。已落户采盐企业18家，设计采矿能力约3419万吨/年，实际开采量约1784.39万吨/年，折算每年可形成理论盐穴空间约825万立方米。洪泽盐盆以芒硝为主，伴生岩盐；其他盐盆以岩盐为主，伴生芒硝。盐盆埋深适宜，具备形成盐穴的良好基础。

（二）江苏盐穴储能利用走在前列

江苏省是国内最早进行盐穴规模化利用的省份，储能利用成效引领全国。盐穴开发利用不断加快，相继建成投产了国家管网（原中石油）金坛储气库、中石化金坛储气库、港华金坛储气库、江苏金坛盐穴压缩空气储能电站等一批盐穴储气储能利用项目。盐穴利用规模不断增长，盐穴利用区域主要集中在金坛盐盆，主要用于储气，储气规模从310万方增长至740万方，截至2022年底，已累计形成储气库工作气量12亿方，为长三角地区天然气调峰保供发挥了积极作用。体制机制不断完善，出台了《江苏省关于加快储气设施建设和完善储气调峰辅助服务市场机制的实施方案》等文件。示范作用不断增强，自2007年投产了我国第一座盐穴储气库后，“十三五”期间，投产了我国第一座由城市燃气企业运营的商业盐穴储气库，建成了我国第一座盐穴压缩空气储能电站，推动了大规模新型储能技术发展。

表1  江苏省盐穴储气库基本情况（截至2022年12月）

序号        名称    所在地            项目单位        现状

1  国家管网金坛储气库一期    常州市金坛区            国家管网        部分投运

2  国家管网金坛储气库二期    常州市金坛区            国家管网        部分投运

3  国家管网淮安储气库            淮安市淮阴区            国家管网        前期

4  国家管网楚州储气库            淮安市淮安区            国家管网        前期

5  中石化金坛储气库    常州市金坛区            中石化            部分投运

6  淮安苏盐井神张兴储气库    淮安市淮安区            苏盐井神        在建

7  港华金坛储气库一期            常州市金坛区            港华储气有限公司    部分投运

8  港华金坛储气库二期            常州市金坛区            港华储气（金坛）有限公司            在建

9  常州市金坛盐穴储气库        常州市金坛区            常州市储气有限公司            在建

二、江苏发展盐穴储能面临的挑战

虽然江苏盐穴储能发展取得了一定成绩，但发展过程中仍存在一些问题：

发展矛盾较为突出。盐穴的形成依赖于岩盐资源的采出，因部分盐化工企业面临产能饱和、市场需求等情况，盐化工行业实际采矿能力利用率较低，卤水消纳能力不足，盐穴腔体形成迟滞，盐穴储能项目建设周期长，储能市场需求矛盾较为突出。

技术成本有待突破。用于储能的盐穴建设周期一般需要3到5年，其成本是传统制盐采卤项目建设成本的数倍。目前水溶造腔等技术难以完全解决造腔速度慢、成腔率低等问题。

配套体制机制有待完善。盐穴使用权的租赁、转让等机制尚不健全。盐穴储能配套政策支持力度有待加强。市场化机制尚不完善，储气、储电等储能调峰服务成本缺乏合理的市场化疏导。盐穴资源统筹力度待加强，盐穴储能项目合作机制待完善。

三、江苏盐穴储能未来发展建议

盐穴具有极低的渗透性、较好的蠕变及损伤恢复特性和较高的安全性，盐穴自身优势催生其多元化的储能利用方向，包括储存天然气、储存电力、储存氢气等。随着技术的不断突破，可发展多种类多形式的盐穴储能利用。

（一）盐穴储气

1. 国际国内发展形势

自1959年苏联建成世界上第1座盐穴储气库以来，全球盐穴储气库建设和运营已有60多年的发展历程。目前，全世界共有100余座盐穴储气库投入运行，主要分布在北美洲和欧洲，以美国和德国居多。

我国盐穴储气库研究始于1999年，2005年我国第一座盐穴储气库—金坛储气库开工建设。依据国家总体部署，我国未来将形成东北储库群、华北储库群、长江中下游储库群和珠江三角洲储库群四大区域性联网协调的储气库群。目前，已投产的40多口盐穴储气库，总体积近1.5×107立方米。另外，江苏淮安盐矿、湖北云应盐矿、河南平顶山盐矿、山东泰安盐矿、河北宁晋盐矿等地的盐穴储气库工程，也已进入可行性论证及先导试验阶段，我国正在迎来盐穴储气库建设的高潮。

2. 发展建议

随着我国天然气消费量的不断增大，天然气储备在平衡市场供需矛盾、保障国家安全等方面有重要意义，盐穴储气库的建设呈现出高需求态势。建议抢抓国家战略机遇，深入落实碳达峰碳中和要求，充分利用江苏地区丰富的盐穴地下空间资源，一是对标国际先进水平，高起点高标准建设安全、高效、自主、可控的盐穴储气库，积极推进盐穴储气库项目建设，打造盐穴储气群，提升全省储气调峰能力。二是发挥好盐穴储气在江苏省及长三角地区保供调峰中的重要作用，助力能源安全保供。三是推动储气库建设主体多元化，鼓励各种所有制经济参与储气设施投资建设及运营。

（二）盐穴压缩空气储能

1. 国际国内发展形势

压缩空气储能是利用高压空气储存电能的一种储能技术。在用电低谷期，系统利用多余的电能驱动压缩机，空气在各级压缩机被压缩升温升压后，在间冷器中与温度较低的介质进行换热，高压空气温度降低的同时得到高温介质，高温介质输送至蓄热罐中储存。在用电高峰期，储气装置中的高压空气先与来自蓄热罐中的高温介质进行换热，升高温度后进入膨胀机中，通过多级换热和多级膨胀，驱动发电机工作，完成释能过程。压缩空气储能作为储能的一种重要类型，具备抽水蓄能、电化学储能等其他类型储能不具备的特有优势，相比于抽水蓄能，压缩空气储能建设周期短、站址选择相对容易、生态环境友好性高、移民拆迁问题小；相比于目前较为成熟的锂电池储能，压缩空气储能寿命长、循环次数多、安全性好、清洁无污染、系统性能不衰减，且压缩空气储能有类似于传统火电的调频调压性能及转动惯量和短路电流支撑，有利于未来高比例新能源场景下电力系统的安全稳定运行。

全球盐穴压缩空气储能电站研究已有40多年历史。德国于1978年首次在Huntorf建立了29万千瓦的盐穴空气压缩储能电站，至今稳定运行30余年，其由两个单腔有效体积15万方的盐穴组成，运行压力在5~7MPa之间，转化效率42%左右。美国于1991年在阿拉巴马州的McIntosh建立了世界上第二个商用盐穴空气压缩储能电站，功率11万千瓦，转化效率54%左右。以上两个储能电站采用的是传统补燃式压缩空气储能技术，发电过程会消耗化石燃料产生额外的碳排放。

我国盐穴压缩空气储能相关研究开发起步较晚，但近一二十年发展迅速。2022年，全球首座非补燃压缩空气储能电站在常州金坛投产，在行业中发挥了重要的示范引领作用。从整体系统看，压缩空气储能技术将向大规模、高效率、系统化方向发展。从构成环节看，各环节都在往低损耗、高效率、降成本方向发展。压缩空气储能目前造价水平较高，随着产业成熟和技术进步，未来基于盐穴的压缩空气储能造价有望低于现有大中型抽水蓄能造价水平。

2. 发展建议

新型储能是构建新型电力系统的关键支撑技术，压缩空气储能作为新型储能的一种重要类型，有较大发展潜力。相比于抽水蓄能，压缩空气储能建设周期短、站址选择相对容易、生态环境友好性高、移民拆迁问题小；相比于目前较为成熟的锂电池储能，压缩空气储能寿命长、循环次数多、安全性好、清洁无污染、系统性能不衰减，有利于未来高比例新能源场景下电力系统的安全稳定运行。建议充分发挥江苏盐穴资源优势，以全省电力增长需求以及灵活调峰需求为导向，一是结合盐穴资源条件、电网接入条件及相关政策法规要求，开展盐穴压缩空气储能电站选址，加强盐穴压缩空气储能站址资源储备。二是因地制宜，推动大规模盐穴压缩空气储能项目建设，增强电力系统调峰能力，提升电力安全保障能力。

（三）盐穴电池储能

1. 国际国内发展形势

基于盐穴的液流电池储能系统是一种新型的液流电池储能系统。该系统利用盐穴的地质储存空间，储能介质为电解质溶液，将氧化剂和还原剂分别储存于两个不同的地下盐穴中，通过地下盐穴的地质环境控制氧化剂和还原剂的流动，实现能量的储存和转换。

德国率先开展了盐穴储能电池系统的研究工作，德国能源公司 Ewe Gasspeicher Gmb H 与耶拿市弗里德里希• 席勒• 耶纳大学计划在 Jemgum 天然气储存设施所在地建造一套全球最大的氧化还原液流电池“盐卤发电”项目。

目前，我国盐穴电池储能技术研究尚属空白，但是随着利用盐穴储能技术的推广，溶腔造穴技术的日益成熟，为开展盐穴电池储能技术的发展提供了有利条件。同时，规模化储能的迫切需求，大规模、高效率液流电池的产业化与大规模应用已迫在眉睫，这也将带动盐穴电池储能技术的发展。

2. 发展建议

基于盐穴的液流电池储能系统具有大容量、高效率、长寿命等优点。大容量：利用盐穴的地质储存空间，可以大大增加氧化剂和还原剂的储存量，从而增大电池的容量。高效率：通过地下盐穴的地质环境控制氧化剂和还原剂的流动，可以降低流动阻力，提高电池的效率。长寿命：盐穴的地质环境较为稳定，可以避免外界环境对电池的影响，延长电池的使用寿命。建议充分发挥江苏科创资源优势，一是通过整合政府、企业、高校、科研机构等各方面资源，深化产学研合作，开展盐穴液流电池储能环境影响研究以及大规模盐穴液流电池储能技术研究。二是积极推动盐穴电池储能产业化示范工程建设，拓展盐穴储能应用场景。

（四）盐穴储氢

1. 国际国内发展形势

氢能是公认的21世纪最具发展前景的二次能源。氢能不仅具有氢-电互换特性，还可广泛应用于交通、工业、电力、建筑等领域，是可再生能源转换的理想二次清洁能源。

盐穴储氢，即利用盐穴的高密封性将氢能大规模储存于地下盐穴之中，可用作短期储存或季节性储存。相比较于地面储存，地下盐穴储存具有储量大、储气成本低、密封性好等优点，可达吉瓦级储量，同时还可节省优化地面土地资源，是大规模储氢的理想场所。

地下储氢技术由于其储氢规模大、综合成本低而受到了广泛关注。以美国为代表的世界发达国家围绕地下储氢技术正进行技术攻关，并得到迅速发展。目前，英国、德国、加拿大、波兰、土耳其、荷兰和丹麦等也都制定了盐穴储氢计划。

我国地下储氢研究较为滞后，尚无地下盐穴储氢实践。但是天然气地下储气库在国内已实现大规模推广，在建设和运营方面可以为氢气储运提供成熟经验与借鉴。

氢能的快速和多元发展迫切需要加快对大规模储氢技术的研究，相较于地上储氢，地下盐穴大规模储氢具有储量大（储能可达数百兆瓦至吉瓦）、可适应短期或长期储能、节省土地资源等优点。

2. 发展建议

盐穴储氢具有以下特殊优势：岩盐具有致密的基质和极低的渗透率，较好的蠕变特性使其能够自动修复裂隙，盐穴的工程条件适合储存加压氢气。随着可再生能源规模的持续扩大，需要配备大规模的储能系统，对规模日益增大的可再生能源进行调峰储能。可再生能源发电的资源条件和地下盐穴储氢的地质条件在江苏叠加，将可再生能源发电与地下盐穴氢储能结合是绿色低碳发展的理想途径之一。建议根据地理位置、区域条件，因地制宜发展盐穴储氢，将水电解制氢技术、盐穴储氢技术及天然气管道掺氢技术相结合，解决氢气“制、储、运”等关键问题，支撑可再生能源大规模发展，助力交通运输、工业等领域的深度脱碳，为江苏新型能源体系建设和实现“双碳”目标作出贡献。

四、结束语

本文对江苏发展盐穴储能的优势和面临的挑战进行了分析，并结合江苏资源禀赋、特色优势，提出了盐穴储能未来发展建议。在“双碳”目标背景下，江苏盐穴储能迎来了前所未有的发展机遇，政府和企业应共同努力，积极推动盐穴储能发展，为实现“双碳”目标作出贡献。