為(wèi)何要把能(néng)源“存”在地下？

地下储能(néng)又(yòu)被称為(wèi)深部地下储能(néng)或深地储能(néng)，是指利用(yòng)深部盐穴、采空區(qū)、废弃矿坑等深部地下空间，将石油、天然气、氢气及二氧化碳等能(néng)源或能(néng)源物(wù)质储存在深部地层中。利用(yòng)深部地下空间进行大规模能(néng)源储备是國(guó)际能(néng)源储备的主要方式，对确保國(guó)家能(néng)源安全、战略物(wù)资安全及“双碳”目标实现等具有(yǒu)重要意义。

“深地储能(néng)是未来能(néng)源储备发展的重要方向，是解决传统石油战略储备、天然气调峰保安、可(kě)再生能(néng)源持续供给和未来氢能(néng)大规模高效利用(yòng)的必由之路。”近日，香山(shān)科(kē)學(xué)会议第748次學(xué)术讨论会在京召开，会议执行主席、中國(guó)工程院院士、中國(guó)科(kē)學(xué)院武汉岩土力學(xué)研究所研究员杨春和在会上表示，“大力发展深地储能(néng)是实现中國(guó)碳中和和能(néng)源结构转型升级的关键。”

在此次香山(shān)科(kē)學(xué)会议上，多(duō)位院士、专家、學(xué)者聚焦地下储能(néng)领域的核心难点，梳理(lǐ)深部地下空间能(néng)源储备拟重点解决的核心科(kē)學(xué)问题和重大技术瓶颈，形成了相应的技术路線(xiàn)图，為(wèi)未来地下储能(néng)的工业化发展奠定基础。

地下储能(néng)究竟是什么？

為(wèi)何要推动地下储能(néng)工业化发展？

地下储能(néng)的技术难点又(yòu)有(yǒu)哪些？

揭开地下储能(néng)的“面纱”

会议执行主席、中國(guó)工程院院士、山(shān)东大學(xué)校長(cháng)李术才介绍，地下储能(néng)又(yòu)被称為(wèi)深部地下储能(néng)或深地储能(néng)，是指利用(yòng)深部盐穴、采空區(qū)、废弃矿坑等深部地下空间，将石油、天然气、氢气及二氧化碳等能(néng)源或能(néng)源物(wù)质储存在深部地层中。

利用(yòng)深部地下空间进行大规模能(néng)源储备是國(guó)际能(néng)源储备的主要方式，对确保國(guó)家能(néng)源安全、战略物(wù)资安全及“双碳”目标实现等具有(yǒu)重要意义。

以石油為(wèi)例，目前的石油储存方式主要包括地面储罐、盐穴和硬岩洞储存，其中利用(yòng)盐穴进行原油储存是世界上许多(duō)國(guó)家采取的主要方式。

杨春和介绍，在美國(guó)的多(duō)个始建于20世纪七八十年代的石油战略储备库中，共有(yǒu)盐穴60余口、石油储存能(néng)力超过7亿桶。这些石油储存量不仅保证了美國(guó)的能(néng)源安全，也奠定了美國(guó)在國(guó)际油价定价中的主导地位。

德國(guó)的储备油品主要包括原油、汽油、柴油、重油等，其中原油主要储存在地下盐穴中。德國(guó)的石油储备库除了作為(wèi)战略储备库使用(yòng)以外，还会根据國(guó)际市场油价的变化，利用(yòng)剩余库容為(wèi)客户提供储存服務(wù)。而法國(guó)早在1925年就以法律形式建立了石油储备制度，法國(guó)的石油储备库由1个地下盐穴库和遍布全國(guó)的地上储油库组成。

為(wèi)何各國(guó)地下储能(néng)都选择了盐穴？盐岩具有(yǒu)物(wù)性稳定、渗透率低、损伤自修复、易溶于水和分(fēn)布广等特征，是大规模能(néng)源储备的理(lǐ)想地质體(tǐ)。利用(yòng)盐岩地层储能(néng)是今后我國(guó)实施大规模能(néng)源储备的优先发展方向。

我國(guó)盐矿地质赋存条件复杂，因此首先选择在地质条件相对简单和优越的江苏金坛盐矿开展盐穴储库建设，立足自主研发，克服难溶夹层和地质非均质性等困难，突破了一系列技术瓶颈，获得了巨大的成功，初步构建了我國(guó)盐穴储库首个技术标准體(tǐ)系，形成了我國(guó)盐穴建库的“金坛模式”。该模式对盐穴储库场址建设、造腔目的层优选、造腔方式及注气排卤工艺改进等提供了重要借鉴和工程示范。

地下是储能(néng)的理(lǐ)想场所

為(wèi)什么要将能(néng)源“藏”在地下？是地面设备无法满足能(néng)源的储备需求了吗？事实上，地下储能(néng)的优势，恰好在于“地下”二字。

当然，要理(lǐ)解地下储能(néng)的必要性与重要性，必须先了解我國(guó)当前能(néng)源结构与能(néng)源储存现状。

自2017年起，我國(guó)推动能(néng)源系统低碳改革的政策力度逐渐加大，已初步形成了煤炭、電(diàn)力、石油、天然气、新(xīn)能(néng)源全面发展的供给體(tǐ)系。近年来，煤炭作為(wèi)我國(guó)能(néng)源消费的主體(tǐ)地位保持不变，但其在能(néng)源消费的占比呈现出逐年降低的趋势。以天然气和非化石能(néng)源构成的清洁能(néng)源占比增加显著，由2015年的17.9%增加到2022年的25.9%。其中，风能(néng)、光能(néng)、地热等非化石能(néng)源占比从2015年的11%增加到2022年的17.5%。

杨春和表示，加快非化石清洁能(néng)源的利用(yòng)，是全球能(néng)源发展的大趋势，也是我國(guó)能(néng)源发展的优先方向。然而，由于风能(néng)和太阳能(néng)等具有(yǒu)典型的地域性且不能(néng)连续稳定供给，给電(diàn)网稳定运行带来了一定的挑战，制约着可(kě)再生清洁能(néng)源的快速发展。多(duō)年来，我國(guó)一直存在弃风弃光现象。

如何提高可(kě)再生能(néng)源的利用(yòng)效率，把弃掉的電(diàn)能(néng)储存起来？為(wèi)此，科(kē)學(xué)家想了许多(duō)办法，包括抽水蓄能(néng)、压气蓄能(néng)、液流電(diàn)池储能(néng)等。然而，无论是压气蓄能(néng)还是液流電(diàn)池储能(néng)，都需要较大的储存空间，具有(yǒu)體(tǐ)积大、可(kě)承受高压等优点的深部地下空间就成了储能(néng)的理(lǐ)想场所。

目前，國(guó)外已有(yǒu)利用(yòng)深部盐矿采空區(qū)开展液流電(diàn)池储能(néng)实验的相关报道，為(wèi)利用(yòng)液流電(diàn)池进行大规模储能(néng)提供了思路。

当然，对于氢能(néng)、石油、天然气等能(néng)源的储存需求，广阔的深部地下也是“来者不拒”。

杨春和介绍，氢能(néng)是解决能(néng)源可(kě)持续发展的有(yǒu)效途径，具有(yǒu)来源广、热值高、无污染、应用(yòng)场景丰富等优点。氢气的分(fēn)子量相比于天然气更小(xiǎo)，这意味着氢气的存储需要更多(duō)的空间且存储空间需具有(yǒu)更好的密封性。因此，深部地下盐穴為(wèi)大规模氢能(néng)储备提供了良好的环境。

另外，利用(yòng)深部地下空间存储石油能(néng)够规避经济性差、安全性低、占地面积大等利用(yòng)地面储罐储油的缺点，进一步保障石油的安全供给；加快地下储气库建设也能(néng)够保证長(cháng)输管道天然气平稳供给，避免大规模“气荒”的发生。

以技术创新(xīn)破解储能(néng)难题

地下储能(néng)优势明显，因此推进地下储能(néng)技术创新(xīn)就变得十分(fēn)重要。

多(duō)年来，我國(guó)在深部地下空间储能(néng)方面已经进行了深入的研究，并积累了较為(wèi)丰富的实践经验，但在储能(néng)库选址、建库、储存等环节上仍有(yǒu)一些问题待解。例如，深地储能(néng)介质与围岩體(tǐ)多(duō)尺度相互作用(yòng)机理(lǐ)不清楚、深地储能(néng)库渗漏灾变时空演化机理(lǐ)不明确、深地储能(néng)库長(cháng)期稳定性及库群相互作用(yòng)机理(lǐ)有(yǒu)待开展有(yǒu)针对性的研究、低渗围岩體(tǐ)多(duō)尺度渗透性测试技术亟待发展等。

杨春和补充说，要利用(yòng)中國(guó)层状盐岩进行大规模能(néng)源储备，亟须解决低渗介质多(duō)场耦合条件下多(duō)尺度渐进破坏、储能(néng)库渗漏灾变和長(cháng)期功能(néng)劣化等关键理(lǐ)论研究难点；同时，需要开展层状盐岩多(duō)尺度渗透率测试、储能(néng)库智能(néng)建造、長(cháng)期功能(néng)保障等系列关键技术研究，為(wèi)我國(guó)实施大规模能(néng)源储备提供理(lǐ)论和技术保障。

本次香山(shān)科(kē)學(xué)会议中，中國(guó)工程院院士李阳、中國(guó)工程院院士孙焕泉、中國(guó)工程院院士赵文(wén)智和中國(guó)工程院院士李根生以及其他(tā)与会专家针对储能(néng)库建设、安全运维、二氧化碳地质封存关键技术等问题发表了意见和建议，梳理(lǐ)了现存问题与挑战，并提出了具有(yǒu)针对性的应对措施，共同绘制了地下储能(néng)技术路線(xiàn)图。(科(kē)技日报 实习记者 骆香茹)

来源： 國(guó)家能(néng)源局网站

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