《电能质量管理案例》136-144

术应用实践案例一、基本情况（一）项目概况金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目是我国压缩空气储能领域唯一的国家试验示范项目和首个投产的商业化电站。由中国华能集团有限公司、中国盐业集团有限公司和清华大学三方出资共同建设。华能江苏能源开发有限公司负责建设、运行、维护和经营。项目采用高温绝热压缩非补燃式压缩空气储能技术路线，建设1套60MW×5h非补燃压缩空气储能系统，压缩过程8h，膨日完成连续满负荷试运，2022年5月26日正式商运投产，2023其技术原理如图1所示。在用电低谷时段，利用多余的电能驱动压缩机压缩空气，将其送往地下盐穴中储存；在用电高峰期到来时，盐穴中的高压空气经过换热器加热，送至膨胀机内膨胀做功，驱动发电机发电。项目装设一套容量60MW级压缩空气储能发电机组，其中气蓄能空气压缩机。机组经过整套启动试运考验，各项技术指标良好，机组运行稳定可靠，24h内储能8h，发电运行5h，机组各项指标处于行业领先水平，为江苏电网安全调峰做出了突出贡（二）案例背景江苏省近年来新能源装机比例迅速增加，截至2024年底，全省发电装机容量20409万kW，其中新能源装机容量8808万kW，占总装机容量的43.2%以上。另一方面，江苏电网作为全国峰谷差最大的电网之一，日最大峰谷超过3000万kW，占火结构以及负荷特性的发展趋势决定了大容量储能电站将成为保障江苏电网安全运行的必要支撑。江苏省大部分处于平原地带，抽水蓄能资源已开发殆尽。相比之下，江苏省拥有丰富的盐穴资源，主要分布于金坛和淮阴。仅中盐金坛公司目前拥有的闲置盐穴就达650万m3，理论上可以建设4000MW压缩空气储能电站。相比于电池储能，压缩空气储能具有容量大、寿命长（电池的3倍）、安全性高、全生命周期单位容量投资低（电池的1的优势，且没有后续处理的环保问题。二、主要做法与实践项目投产后经历了不同的环境工况，均实现了可靠运行。通过合理调控发电、充电运行工况，对电力系统运行起到削峰填谷发电工况对电网起到了频率和电压支撑作用。作为世界首台投入商业运营的空气储能项目，为确保项目投产后能有效提升电网安全和电能质量，从设计、建设到调试运营阶段均进行了开拓性工作，创建了空气储能领域的标准体系，填补了我国压缩空气储能领域技术和标准的空白。功率/MW时间功率/MW时间/天图22024年迎峰度夏期间62天调峰曲线当前电站采用“日前计划模式”调用，截至2025年4月30日，已实现连续安全生产超过1070天，按调度要求储能/发电模式累计运行600余次，实现调峰电量4.2亿kWh。在2024年迎峰度夏期间响应电网要求，克服了高温带来的系统余热过多困难，在迎峰度夏期间连续62天进行全时段调峰，有效缓解了电网调峰压力。（一）设计方面首先，在选择机组功率和时长时，参考了所在地常州市电网的未来负荷缺口和高峰低谷时长，采用了60MW容量和“储8发5”的模式，投产后成功实现了设计调峰任务。其次，机组压缩机采用变频启动，电机采用同步电机，有效避免了大型电机启动过程中对电网电压的冲击，同时运行中可向电网提供无功支（二）基建调试方面一是完成世界首个大型非补燃压缩空气储能涉网试验工作。投产前，经与电网公司协商一致，邀请独立第三方机构按照调峰燃机标准进行了涉网试验，机组调节性能符合电网要求，调节性能超过调峰燃机标准，特性和结果如下：AGC调节范围AGC调节平均速率AVC调节励磁系统静差及调差率发电机效率和温升二是提出世界首个空气储能满负荷试验标准。在压缩空气储能领域，如何判断储能电站作为并网发电主体满负荷试运行是否成功，其技术标准尚属空白，为此项目提出参考《火力发电建设工程启动试运及验收规程》中300MW以下连续满负荷运行96h的标准，通过连续完成满负荷“4充4放”验证机组安全可靠性的技术标准，经过充分准备后储能电站一次性顺利通过测试。技术人员总结试运经验，编制了盐穴压缩空气储能技术总结等文件，为后续压缩空气储能行业提供了借鉴。三是推进空气储能行业的入网规范和交易模式。为规范并网流程，商业运行前，与江苏电网公司签署了首个压缩空气储能电站并网调度协议和购售电合同，规范了压缩空气储能行业的入网标准。（三）运行维护方面作为世界首台（套）投入商业运行的大型非补燃式盐穴压缩空气储能电站，因缺乏成熟经验和标准，设备运维方面也遇到诸多困难。为确保机组调峰的及时性和可靠性，技术人员发扬“逢山开路，遇水搭桥”的创新精神，不断探索，对系统不断进行优化和改造，主要解决了三个方面的问题：一是缩短调峰响应时间，完善启动方式发明了“三段式压缩机操作法”并固化为自动化程序，启动到注汽的时间由1h缩短为20min。机组带初始负荷的时长仅需升速率）完全吻合，避免了蓄电池储能集中调峰时速率过快导致电网频率大幅波动的问题。二是提高调峰质量，消除环境温度影响通过改造，平抑了环境温度对空气储能对调峰能力的影响，在高温季节实现了“储8发5”的设计工况，更好地满足了电网调峰需求。三是调峰可靠性大幅提升，关键部件国产化发明了囊式碳环密封。实际运行证明设备可靠性明显提高，更换周期由原来的设备启停50次左右，提升至300次以上。同时造价仅为进口设备的三分之一，制造周期由3个月缩短为3天，体现了国产关键设备的优势。电站的调峰可靠性明显提升，同时促进了相关产业链发展完善。三、成效与创新依托电站基建和运维实践经验，华能集团公司主导发布了我国首个压缩空气储能国家标准《GB/T43687-2024电力储能用压缩空气储能系统技术要求》；发布了行业标准《DL/T2619—2023压缩空气储能电站运行维护规程》；发布了团体标准《TCES061-2021压缩空气储能电站标识系统（KKS）编码导则》。同时主导发布了团体标准《T/CES078—2021压缩空气储能电站接入电网技术规范》，提出了包括压缩空气系统技术规范、发电与控制系统技术规范以及网源协调技术规范。为后续压缩空气储能在涉网调节和电能质量等方面提供了标准和依据。四、总结及建议金坛盐穴压缩空气储能电站的成功投运为江苏电网安全调峰、新能源消纳做出了特殊贡献，圆满完成了国家能源局批复要求的“验证基于盐穴压缩空气储能技术在电网应用的有效性”，为我国未来压缩空气储能发展提供了坚定的信心和坚实的技术基础。项目非稳态压缩、低㶲损换热及宽工况透平等技术成