核心观点：（1）欧美国家在盐穴储油、天然气、储氢等领域具有技术和项目的领先优势。（2）盐穴储氢具备巨大潜力，我国需要从技术和项目应用给予足够关注。（3）我国盐穴储气（天然气）已经开始重点投资和布局。（4）盐穴空气压缩储能随着金坛盐穴在技术领域的示范验证，我国在盐穴压缩空气储能领域技术领先，新项目的签署落地意味着该技术我国已经达到成熟阶段。
图1 盐穴压缩空气储能示范图
盐穴即盐矿开采后留下的矿洞；建设盐穴储库进行压缩空气、天然气、石油和氢气等能源存储，是世界上许多国家普遍采用的方法。
盐穴储能作为地下储能的重要形式之一，可以充分利用地下闲置空间，实现多种形式能量的大规模高效存储，具有储存容量大、储存压力高、清洁环保、安全可靠、经济性好等优点，对于优化能源结构、促进清洁能源生产、保障国家能源安全意义重大，是实现国家可持续发展和绿色发展战略的重要选择之一。
一、国际盐穴储能领域发展情况
（一）盐穴储油
盐穴储油是目前大规模石油储备中成本最低、最安全的储油方式。20世纪60年代起，苏联开始重点关注地下盐穴油库建设。20世纪70年代石油危机爆发后，至今已有近36个国家实施了盐穴地下石油储备库建设。据统计，美国90%、德国50%、法国30%的石油储备储存于盐岩库群中。仅美国墨西哥湾沿岸就有60座盐穴储油库用于战略石油储备。
1973年，中东国家实施石油禁运导致全球油价飙升后，美国政界人士首次提出了石油储备的想法。美国国会在1975年通过了《能源政策与保护法案》，确立了战略石油储备。1977年，美国能源部（DOE）制定战略石油储备计划，先后建成了5个盐穴战略石油储备基地。
（二）盐穴储氢
氢能将是实现全球能源结构清洁、低碳发展的关键路径之一，目前这一全球共识正逐渐形成。欧洲氢能组织（Hydrogen
Europe）发布的《为实现欧洲绿色协议的240 GW绿氢行动计划》（Green Hydrogen for a European Green Deal A 240
GW Initiative）指出，到2030年，氢在欧洲的使用量将比2015年增加1倍多，达到665 TWh。
全球著名能源咨询公司伍德麦肯兹（Wood Mackenzie）研究表明，由太阳能电解生产的绿色氢，到2030年将在澳大利亚、德国和日本达到成本平价，而盐穴储氢将为绿色氢生产提供储备设施。已有研究表明，盐穴储氢成本至少比电池储氢成本低100倍。
美国能源部可再生能源实验室与艾塞尔能源公司在科罗拉多州的风能-氢能示范项目论证了压缩氢气储能的可行性，预计可能成为储能技术中的重要方式之一。
欧洲具有在层状盐岩和盐丘中储存84.8 PWh氢气的技术潜力。
1．美国：重视盐穴储能在储氢等方面的全方位应用，以保持其战略能源储备与国际领先地位。
过去30年里，美国能源部化石能源办公室一直致力于开发和推进氢能源技术，大型储罐和地质储氢是其研发项目的重要组成部分。2020年，美国能源部先后发布《氢能计划发展规划》和《储能挑战路线图》，其中氢储能作为重要的储能技术被提及；美国能源部提出了未来10年及更长时期氢能研究、开发和示范的总体战略框架，地质储氢的识别、评估和论证被列为关键技术领域研发及示范重点。2019年，位于美国犹他州的“先进清洁能源储存”（Advanced Clean Energy Storage）项目启动；该项目计划到2025年在该州德尔塔镇附近建立一个大型绿色储氢中心，并将电解氢储存在100个巨大的地下盐穴中，以平衡季节性的能源需求。
2．欧盟：积极部署盐穴储氢项目计划，集中于工业规模盐穴储氢研究。
欧盟委员会预测，到2050年，氢在欧洲能源结构中的比重将由2019年的不到2%上升到13%—14%。
2012—2014年，德国、法国和英国等7个国家的12家单位发起了大型地下储氢项目“地下氢”（HyUnder），并首次在德国、英国、法国、荷兰、罗马尼亚和西班牙等范围内评估了地下盐穴长期大规模储氢的潜力。
2021年，首个由欧盟支持的盐穴工业规模绿色储氢项目HyPSTER启动，项目首先进行地下盐穴和地表工程研究，然后将进入现场试验阶段，旨在测试盐穴中绿色氢的生产、储存及该方法在欧洲其他地点的可复制性。
2020年1月，欧盟“燃料电池与氢能联合行动计划”（FCH-JU）发布招标公告，拟投入9300万欧元支持氢能和燃料电池领域24个技术主题的研究，其中与盐穴储氢相关的主题包括：小型盐穴中可再生氢气存储的循环测试，盐穴进行氢气循环存储的可行性和中试规模示范。
3．德国：重视盐穴储氢发展，将氢视为能源转型成功的关键。
德国高度重视“绿色氢能源”，将氢能视为德国能源转型成功的关键。2020年，德国发布总投资90亿欧元的《国家氢能战略》，推出38项具体措施，涵盖氢的生产制造和应用等多个方面，研究将涉及地下储氢的可行性。德国联邦政府的“储能资助倡议”将地质储能列为具有战略性意义的资助领域，计划于2023年建设3500吨氢气的盐穴储存示范项目。
2019年，“德国东部氢能存储和解决方案”（Hydrogen Power Storage & Solutions East Germany）项目包含为期2年的“洞穴储氢研究”（H2 Research Cavern）项目，其主要任务是开发盐穴储氢研究平台。作为该研究项目的一部分，德国中部的地下氢储存试点项目于2019年5月1日启动。该设施将成为欧洲大陆上第一个盐穴储氢设施，也是世界上首个存储可再生绿色氢的地下设施。
2020年，德国联邦交通和数字基础设施部（BMVI）投资近600万欧元资助“机动性氢气洞穴”（HyCAVmobil）项目。其中，德国航空航天中心（DLR）负责研究和评估如何将氢储存在盐穴中，并计划在实验室规模的测试成功之后，在德国奥尔登堡能源公司（EWE）经营的一个盐穴中进行测试。
4．英国：将地下储氢作为实现净零排放的关键技术之一，并开展相关试验研究。
2017年，英国发布《现代工业战略》（Building our Industrial Strategy-Green
Paper），将储能确定为英国成为全球领导者的八项技术之一。2020年11月，英国政府推出一项新计划“绿色工业革命十点计划”，希望于2030年实现5GW的低碳氢产能，并制定了“英国氢能网络计划”（Britain’s Hydrogen Network Plan），这将有效推动英国地下储氢的发展。
2021年8月，英国发布首个国家氢能战略，盐穴储氢作为氢气储运方案被提及。英国地质调查局（BGS）强调了地质学在支持英国长期能源转型中的重要性，指出地下储氢是英国实现净零排放的4项技术之一。为了支持更多地使用地下储能技术，英国地质调查局正在进行试验，旨在研究盐穴的可循环使用性和安全性。
小结：地下储氢是英国和美国（石油）化学工业多年来的先进技术。英国提赛德地区和美国得克萨斯州都建有纯氢气地下盐穴储库（95%氢气及3%—4%二氧化碳），这些地下储氢经验已经证明氢气可以进行长期安全存储。过去10年，地下储氢受到了广泛关注。以美国为代表的世界发达国家地下储氢技术迅速发展。
目前，英国、德国、加拿大、波兰、土耳其和丹麦等都制定了盐穴储氢计划。相比上述国家，我国地下储氢研究较为滞后，尚无地下储氢实践。
（三）盐穴储气：天然气
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年的发展历程。截至2020年初，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（47座）和欧洲（60座），以美国和德国居多。
随着全球能源结构转型，未来10—20年，全球地下储气库数量和规模将会随能源需求量增长而扩大。据国际天然气联盟（IGU）预测，到2030年全球地下储气库调峰需求量将达到5.031011 m3，这需要在现有地下储库基础上新建地下储库183座，预计需要新增工作气量1.4061011 m3 才能满足今后的调峰需求。
（四）盐穴压缩空气
压缩空气储能技术的工作原理是用低质、低谷电驱动多级压缩机将空气压缩至高压，通过级间蓄热降温后储存于储气系统。需要释能时，将高压空气从储气系统释放，经级前蓄热系统升温后驱动透平发电机组发电。该技术是适合大规模应用的储能技术，具有容量大、寿命长、成本低、经济性好等特点。矿盐开采后的盐穴是适合储气的洞穴，可大幅减少压缩空气储能电站建设成本
全球盐穴压缩空气储能电站研究已有40多年历史。目前，全球已有2座大规模盐穴压缩空气储能电站投入商业运行。
1978年，德国率先建成世界上第1座商业性盐穴压缩空气储能电站——亨托夫（Huntorf）电站；该电站输出功率为321MW，运行效率为29%。
美国于1991年建成了世界上第2座商业性的压缩空气储能电站——麦金托什（McIntosh）电站；该电站输出功率为110MW，运行效率为54%。近年来，美国、加拿大等国都部署了盐穴压缩空气储能项目。
美国贝瑟尔能源中心（APEX Bethel）开发的压缩空气储能设施项目计划于2022年投运。
2019年，加拿大自然资源部和可持续发展技术基金会提供资金支持的Goderich压缩空气储能电站投产。
（五）盐穴电池储能系统
利用盐穴开展液流电池储能，可以大幅提高装机容量，且占地面积小、成本低，具有广阔的商业应用前景。
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”（brine4power）项目。该电池系统首次利用地下盐穴来储存电解液，预计将在2023年底投入运营，电池容量可达700 MWh，可为7.5万个家庭提供1天所需电力。
二．我国盐穴储能发展态势分析
我国盐穴储能利用方面的研究起步较晚，与欧美等国相比，盐穴地下储库的建设数量和技术水平仍有较大差距。目前，我国被利用的盐穴数量不多，同时利用盐穴进行能源存储已经成为国内研究热点。
（一）盐穴储油
2020年，我国原油对外依存度高达73%，能源安全形势严峻。我国石油储备规模与国际能源署建议的90天安全战略储备量差距较大，现有储油库不能满足需求。随着国家战略石油储备计划的推进，地下盐穴储油库在石油储备体系的占比将不断增大——我国盐穴储油库将迎来重要发展机遇。
国内首次探索建设盐穴储油库始于2004年，当时就对江苏金坛地区盐矿资源以及老腔情况进行了调研。目前来看，我国金坛、淮安地区有大量老腔资源。另外，根据每年井盐矿盐的产量分析，我国每年新增地下盐穴空间净体积超过500万方。丰富的老腔资源有利于石油储备库建设。
（二）盐穴储氢有待技术开发与应用
我国尚无盐穴储氢实践，且面临储层和盖层地质完整性、氢气地下化学反应、井筒完整性、采出纯度和材料耐久性等问题制约，因此有必要开展防氢渗透氢脆材料系列、储氢库地面配套设备、氢气除杂技术和地下微生物化学反应评估等方面的研究。
（三）中国盐穴储气情况：天然气
我国盐穴储气库研究始于1999年，与国外相比，我国在地下储气库建设方面仍存在较大差距。随着“西气东输”、中俄东线天然气管道、“川气东送”和中缅油气管道的运行与启动，为了提高管道利用率，解决现有储运基础设施工程建设能力/速度与国家需求不匹配问题，地下储气库的建设呈现出高需求态势，未来10年将是我国储气库建设的高峰期。
虽然我国已经具备在超薄多夹层盐穴中建设储气库的技术能力，但盐穴储气库建设仍面临造腔效率低、复杂老腔改造难度大、缺乏适宜建设储气库的盐矿资源等问题，而盐穴腔体精确测量技术、腔体体积控制技术、环保节能造腔技术、复杂地质条件下的造腔技术研究是储气库建设的重点与难点问题。
2018年，我国首个盐穴储气库——港华金坛储气库投产。2021年，亚洲最大的盐穴储气库在湖北潜江开建。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。
典型项目案例：苏盐井神张兴储气库项目
2021年8月，苏盐井神通过了《关于投资建设江苏盐业井神楚州张兴储气库一期项目的议案》。拟投资 22亿元，建设江苏盐业井神楚州张兴储气库一期项目（以下简称“张兴储气库一期项目”），该项目利用公司张兴矿区已有6组老腔进行改造利用，并配套地面工程建设，形成库容气量约10.35亿方、工作气量约6.31亿方的地下盐穴储气库。
张兴一期，为储气储油项目。总的规划是30亿立方，一期10亿立方，工作气量6亿立方。总体项目分三个阶段实施，2025年完全建成。
（四）中国盐穴压缩空气储能情况
我国已将压缩空气储能纳入国家“十四五”规划，这为盐穴压缩空气储能的研究提供了有力支撑。鉴于我国盐矿的特殊地质条件，压缩空气储能对于盐穴腔体筛选的相关标准及腔体改造完成后的井筒稳定性提出了更高要求，因此急需解决盐穴筛选与评价、储能盐穴井筒工程技术、运行状态的储库完整性监测等问题。
我国盐穴压缩空气储能相关研究开发起步较晚，2021年9月，中国山东肥城盐穴先进压缩空气储能电站正式并网发电，同时中盐金坛盐穴压缩空气储能国家示范项目也并网试验成功，我国盐穴压缩空气储能领域的研发和应用取得重大进展。
典型项目案例一：金坛盐穴压缩空气储能国家示范工程
中国金坛盐穴压缩空气储能国家示范工程于2017年7月获得国家能源局立项批复。2020年8月，该项目主体工程开工。项目初步设计静态投资4.3亿元，一期工程发电装机容量6万千瓦，储能容量30万千瓦时，预计年发电量约1亿千瓦时。金坛盐穴压缩空气储能项目首次采用非补燃式压缩空气储能技术。该技术能将压缩空气时产生的热能收集和存储起来，在释放能量时用这些热能加热进入膨胀机的空气。这项技术可将电能转换效率提升至60%以上，全过程无燃烧、无排放。
典型项目案例二：苏盐集团与400MW盐穴储能示范项目
12月22日，苏盐集团与中科院工程热物理研究所、中储国能公司在南京举行战略合作协议签约仪式，共同建设国际首个400MW盐穴压缩空气储能示范项目（含一个100MW系统、一个国际首套300MW系统），携手推进能源综合利用新技术的研发与共享，深入开展平台建设、技术应用、股权融资，以及知识产权等全方位战略合作，打造绿色低碳循环发展“示范样本”，致力服务国家能源战略和江苏用能安全
该项目建成后将成为全球规模最大、性能最优的压缩空气储能系统，有效推动盐穴压缩空气储能技术产业化进程，具有划时代意义
（五）中国盐穴电池储能系统情况
目前，中国盐穴电池储能技术研究尚属空白。盐穴电池工作需要频繁的注采频率，注采频率对盐穴稳定运行的影响规律需要进一步研究。
资料来源：
1.趋势观察：国际盐穴储能战略与科技发展态势分析.中国科学院院刊,2021,36(10):1248-1252.
2. 盐穴压缩空气储能电站即将商业投用.
央视财经《正点财经》栏目视频. 2021,12,2.
3. 依托新型储能技术用废弃盐穴打造绿色“充电宝”.科技日报.2021,11,26
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