數(shù)千萬年前形成的鹽礦，經(jīng)過開采后在地下形成一個(gè)個(gè)鹽穴。如今，隨著新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，這些原本閑置的地下鹽穴，正在化身為儲(chǔ)存能源的巨型“倉庫”。

在氫能“制備―儲(chǔ)存―運(yùn)輸―應(yīng)用”全產(chǎn)業(yè)鏈中，儲(chǔ)氫難問題長(zhǎng)期制約著氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。鹽穴儲(chǔ)氫具有成本低、規(guī)模大、安全性高和儲(chǔ)氫純度高等突出優(yōu)勢(shì)，正成為氫能大規(guī)模儲(chǔ)備的重要發(fā)展方向。

7月25日，由中鹽集團(tuán)與清華大學(xué)等單位合作的“大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫”主體工程在江蘇常州正式開工建設(shè)。這標(biāo)志著我國在基于鹽穴的大規(guī)模儲(chǔ)氫領(lǐng)域邁出了關(guān)鍵一步。

“‘大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫’主體工程的開工，是我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上的重要事件。”國家能源局科技司原副司長(zhǎng)劉亞芳在開工儀式上評(píng)價(jià)，該項(xiàng)目填補(bǔ)了我國大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫領(lǐng)域的空白，同時(shí)將為破解氫能氣態(tài)儲(chǔ)存領(lǐng)域的“卡脖子”技術(shù)難題提供實(shí)踐樣本。

事實(shí)上，作為連接氫能上下游產(chǎn)業(yè)的重要紐帶，儲(chǔ)氫一直是制約氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸。目前固體儲(chǔ)氫、有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫和高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫這些傳統(tǒng)的儲(chǔ)氫方法仍存在成本高、規(guī)模小等缺點(diǎn)，難以適用于大規(guī)模儲(chǔ)氫場(chǎng)景。

而地質(zhì)儲(chǔ)氫具有規(guī)模大、周期長(zhǎng)、可跨季節(jié)儲(chǔ)能等突出優(yōu)勢(shì)，成為了大規(guī)模儲(chǔ)氫技術(shù)重要的發(fā)展方向。盡管與地面儲(chǔ)氫技術(shù)相比，地下儲(chǔ)氫效率相對(duì)較低，前期投資較大，但對(duì)于以天和月為單位的長(zhǎng)期儲(chǔ)存，以及以 GWh 或 TWh 為單位的大規(guī)模能源生產(chǎn)，地下儲(chǔ)氫是目前最有前景的解決方案之一。

根據(jù)氫氣地質(zhì)儲(chǔ)存場(chǎng)所結(jié)構(gòu)不同，地下儲(chǔ)氫主要分為鹽穴儲(chǔ)氫、枯竭油氣藏儲(chǔ)氫和含水層儲(chǔ)氫3大類型。其中，鹽穴儲(chǔ)氫庫密封性能好、儲(chǔ)氫壓力高，在具備近億方庫容規(guī)模的同時(shí)，能夠儲(chǔ)存純度超 95%的氫氣，被視為最具潛力的儲(chǔ)氫地質(zhì)體之一。

“鹽穴儲(chǔ)氫，被認(rèn)為是大規(guī)模氫氣地下儲(chǔ)存最佳方式。”中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所助理研究員謝同洲說，鹽穴儲(chǔ)量大、密封性能好，單個(gè)鹽穴有效儲(chǔ)氫空間可達(dá)20萬至40萬立方米。

目前，全球范圍內(nèi)已建或待建鹽穴儲(chǔ)氫庫數(shù)量較多，除英國、美國已投入工業(yè)應(yīng)用的 4 座鹽穴儲(chǔ)氫庫外，德國、法國、等國均有建設(shè)計(jì)劃。2021年， 荷蘭、澳大利亞和阿根廷先后啟動(dòng)了地下儲(chǔ)氫試點(diǎn)項(xiàng)目，HyStock項(xiàng)目研究鹽穴純氫儲(chǔ)存試驗(yàn)，Sun Storage和Hychico項(xiàng)目聯(lián)合注入H2和CO2，研究混合氫在氣田的存儲(chǔ)。

來源：STORAG ETZEL

中國鹽巖資源豐富，已探明礦床 105 處，總資源量超 14.6 萬億噸。現(xiàn)已建成 5 座鹽穴天然氣儲(chǔ)庫，2 座鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站，具有建設(shè)鹽穴儲(chǔ)氣庫的豐富經(jīng)驗(yàn)。目前國內(nèi)鹽穴儲(chǔ)氫尚處于起步階段，為加快突破鹽穴儲(chǔ)氫關(guān)鍵核心技術(shù)，此次開工的“大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫”項(xiàng)目于2024年正式立項(xiàng)。

工程所在省份江蘇，擁有豐富的可再生能源資源，成熟的輸氣管路，并且擁有金壇、徐州師寨以及淮安等多處豐富的鹽礦、鹽穴資源。其中，金壇鹽礦覆蓋面積達(dá)60.5 平方千米。鹽層厚度大、夾層少、品位高，金壇鹽穴深1000 m以上，遠(yuǎn)低于地下含水層，降水對(duì)地下儲(chǔ)氫鹽穴的安全影響可忽略不計(jì)，是建設(shè)地下鹽穴儲(chǔ)氫庫的良好場(chǎng)所。

此外，金壇鹽穴泥巖蓋層具有良好的密封性，在縱向和橫向均具有穩(wěn)定的區(qū)域構(gòu)造和良好的存儲(chǔ)性，成為了地下鹽穴儲(chǔ)氫的最佳選址。此次開工的“大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫”主體工程由中鹽集團(tuán)承擔(dān)。工程規(guī)劃新建2組鹽穴，形成2口注采氫井和2口注排鹵井。

作為大規(guī)模地質(zhì)儲(chǔ)氫試驗(yàn)驗(yàn)證的工程載體，該工程將開展循環(huán)儲(chǔ)釋氫性能試驗(yàn)。項(xiàng)目將形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鹽穴儲(chǔ)氫全套技術(shù)體系，為鹽穴儲(chǔ)氫從理論研究到工程實(shí)踐奠定基礎(chǔ)，最終促成鹽穴儲(chǔ)氫的規(guī)模化產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

在“大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫”項(xiàng)目之前，我國已開展了多項(xiàng)鹽穴儲(chǔ)氫的技術(shù)探索。2023年，湖北大冶啟動(dòng)我國首個(gè)鹽穴儲(chǔ)氫科研項(xiàng)目。針對(duì)氫能規(guī)模化儲(chǔ)存的技術(shù)瓶頸，楊春和團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)鹽穴儲(chǔ)氫庫圍巖氫滲透測(cè)試裝置，系統(tǒng)揭示氫氣與鹽巖的相互作用機(jī)制。

2024年8月，陜西華鹽綠能能源有限公司電解水制氫-鹽穴儲(chǔ)氫科研項(xiàng)目備案，計(jì)劃采用電解水制氫產(chǎn)出氫氣，配合鹽穴儲(chǔ)氫項(xiàng)目，利用王家砭的兩口鹽井，在地下2500米深處建造五萬立方米的鹽穴，實(shí)現(xiàn)氫氣高壓氣態(tài)存儲(chǔ)。

2024年11月，中國平煤神馬集團(tuán)深地鹽穴大規(guī)模儲(chǔ)氫項(xiàng)目在河南省葉縣正式開工。該項(xiàng)目依托中國平煤神馬集團(tuán)巖鹽資源和制氫、輸氫和用氫產(chǎn)業(yè)鏈，建設(shè)亞洲首座地下大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫庫。

該項(xiàng)目位于中國平煤神馬集團(tuán)下屬聯(lián)合鹽化公司礦區(qū)優(yōu)質(zhì)鹽田，鹽層頂部位于地下約1030米，設(shè)計(jì)鉆井深度1480米，利用采鹵后形成的鹽穴，把氫氣注入到鹽穴內(nèi)。其氫氣主要來源于該集團(tuán)下屬氯堿股份公司，配套建設(shè)氫氣集注站及輸氫管道和輸鹵管道。

據(jù)中國平煤神馬集團(tuán)副總經(jīng)濟(jì)師、深地鹽穴大規(guī)模儲(chǔ)氫項(xiàng)目組副組長(zhǎng)梁五星介紹，該項(xiàng)目總投資7772萬元，計(jì)劃2024年完成鹽穴儲(chǔ)氫井鉆井，2025年6月完成150萬標(biāo)方氫氣注氣排鹵，2025年9月完成鹽穴儲(chǔ)氫中試。

中國工程院院士錢七虎表示，鹽穴儲(chǔ)氫是破解氫能全產(chǎn)業(yè)鏈貫通難題的“金鑰匙”。他認(rèn)為，“大規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氫”主體工程開工建設(shè)將地下鹽穴空間轉(zhuǎn)化為氫能產(chǎn)業(yè)的“能量寶庫”，打造鹽穴儲(chǔ)氫創(chuàng)新范式，必將在我國能源發(fā)展史上留下濃墨重彩的一筆。