鹽穴空間利用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

任憑 齊磊 王瑋 焦雨佳 周照恒 王文權(quán)

1中國(guó)石油儲(chǔ)氣庫(kù)分公司

2中國(guó)石油鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)技術(shù)研究中心

3國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)工程技術(shù)創(chuàng)新有限公司

鹽穴空間是指鹽巖采用水溶法采礦開(kāi)發(fā)后形成的地下空腔。由于鹽巖物性致密，其孔隙度、滲透率低，具損傷自愈特性，其內(nèi)部形成的鹽穴空腔被國(guó)內(nèi)外學(xué)者公認(rèn)為是進(jìn)行油氣儲(chǔ)備、壓縮空氣儲(chǔ)能、CO2地質(zhì)封存及工業(yè)廢料處置的合適場(chǎng)所[1-4]。世界上第一個(gè)鹽穴空間利用工程為前蘇聯(lián)在1959年建成的鹽穴天然氣儲(chǔ)氣庫(kù)，在此之后鹽穴空間在世界各地得到了廣泛的利用，與鹽穴空間利用配套的相關(guān)技術(shù)迅速發(fā)展，形成了包括選址評(píng)價(jià)、造腔控制、形態(tài)檢測(cè)、地下及地面工程配套等一系列技術(shù)體系[5]。歷經(jīng)近60 年的工程實(shí)踐證明，鹽穴空間的規(guī)模化利用充分發(fā)揮了其容量大、清潔環(huán)保、安全可靠、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)勢(shì)，為相關(guān)行業(yè)的削峰填谷、應(yīng)急保障、戰(zhàn)略儲(chǔ)備等需求提供了重要支撐。

我國(guó)原鹽產(chǎn)量位居世界第一，其中70%的原鹽用于鹽化工生產(chǎn)，產(chǎn)品包括燒堿、純堿和液氯等。目前而言，不少鹽化工企業(yè)面臨產(chǎn)品技術(shù)含量不高、產(chǎn)業(yè)鏈條結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、產(chǎn)品附加值偏低的窘境。而通過(guò)與產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)合作，將采鹽后產(chǎn)生的空間加以合理規(guī)劃利用，打造業(yè)務(wù)發(fā)展新引擎，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的有效途徑之一。

1 鹽穴空間利用現(xiàn)狀

截至2022 年，世界上共有38 個(gè)國(guó)家和地區(qū)開(kāi)展各類鹽穴空間利用工程，項(xiàng)目共計(jì)157 個(gè)。其中利用鹽穴開(kāi)展儲(chǔ)天然氣業(yè)務(wù)工程最多，共計(jì)99個(gè)，占比63%；其次為鹽穴儲(chǔ)油工程，共計(jì)38個(gè)，占比24%；鹽穴儲(chǔ)能工程雖然發(fā)展時(shí)間相對(duì)較短，但是發(fā)展迅速，目前共有鹽穴儲(chǔ)能項(xiàng)目10個(gè)，占比6%；其他鹽穴空間分別用以儲(chǔ)氫、儲(chǔ)氦、儲(chǔ)廢等相關(guān)工程，占比分別為3%、3%、1%，整體規(guī)模相對(duì)較小。

1.1 儲(chǔ)天然氣工程

鹽穴儲(chǔ)天然氣工程是指將富余天然氣壓縮儲(chǔ)存于鹽穴空間內(nèi)，需要時(shí)再釋放，可實(shí)現(xiàn)天然氣削峰填谷和應(yīng)急保障，一般稱為“鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)”。鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的建設(shè)至今已有60 余年的歷史，鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)與枯竭油氣藏型儲(chǔ)氣庫(kù)相比，具有利用率高、注氣周期短、墊底氣量少、墊底氣可完全采出等優(yōu)點(diǎn)，其在北美和歐洲地下儲(chǔ)氣庫(kù)產(chǎn)能中不斷擴(kuò)大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球在役鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)總計(jì)99 座，占儲(chǔ)氣庫(kù)總數(shù)的15%，主要集中在美國(guó)和德國(guó)；總工作氣量達(dá)到357×108m3，約占全球儲(chǔ)氣庫(kù)的8%；總采氣能力達(dá)到18.99×108m3/d，貢獻(xiàn)了全球26%的采氣能力。

目前，全球儲(chǔ)氣設(shè)施建設(shè)投資正轉(zhuǎn)向天然氣新興市場(chǎng)。在世界范圍內(nèi)，有18 個(gè)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)項(xiàng)目正在投產(chǎn)建設(shè)中，工作氣量達(dá)139×108m3。其中，僅中國(guó)就占在建工作氣量的33.8%；歐洲占在建工作氣量的41%，排名第一，主要集中在土耳其圖茲湖地區(qū)。

國(guó)內(nèi)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)起步較晚，2007 年投產(chǎn)運(yùn)行的金壇儲(chǔ)氣庫(kù)是我國(guó)第一座鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)。截至2023 年初，國(guó)內(nèi)已有投產(chǎn)的鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)共計(jì)4 座，包括國(guó)家管網(wǎng)（原中國(guó)石油）金壇儲(chǔ)氣庫(kù)、中國(guó)石化金壇儲(chǔ)氣庫(kù)、港華金壇儲(chǔ)氣庫(kù)以及中國(guó)石化江漢儲(chǔ)氣庫(kù)，規(guī)劃設(shè)計(jì)總庫(kù)容89×108m3、工作氣量54×108m3[2～6]。除此之外，江蘇張興、山東菏澤、河南葉縣、山東泰安、云南昆明、廣東三水、江蘇豐縣、江西樟樹(shù)等地均已開(kāi)展鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)前期的相關(guān)工作，鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的建設(shè)正進(jìn)入快速發(fā)展階段（表1）。

表1 國(guó)內(nèi)運(yùn)行及部分在建鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)基礎(chǔ)參數(shù)Tab.1 Basic parameters of salt cavern gas storage in operation and part under construction in China

1.2 儲(chǔ)壓縮空氣工程

鹽穴儲(chǔ)壓縮空氣工程是指利用波谷富余電力將空氣壓縮儲(chǔ)存于鹽穴空間內(nèi)，需要時(shí)釋放壓縮空氣推動(dòng)透平機(jī)發(fā)電，可實(shí)現(xiàn)棄風(fēng)、棄光的就地消納和電力削峰填谷，一般稱為“鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能”，簡(jiǎn)稱“鹽穴儲(chǔ)能”。

目前，全球已建立了多個(gè)鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)示范工程項(xiàng)目或?qū)嶒?yàn)平臺(tái)，部分典型鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的情況見(jiàn)表2。其中，德國(guó)Huntorf 電站和美國(guó)McIntosh 電站是全球目前成功投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)且運(yùn)行良好的大型壓縮空氣儲(chǔ)能電站[6-9]。

表2 國(guó)內(nèi)外典型鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)Tab.2 Application statistics of typical salt cavern compressed air energy storage system at home and abroad

我國(guó)鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能相關(guān)研究開(kāi)發(fā)起步較晚。2021 年9 月，山東泰安肥城市鹽穴先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能調(diào)峰電站取得重大進(jìn)展，一期示范電站順利通過(guò)驗(yàn)收，是國(guó)內(nèi)首個(gè)鹽穴儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目，標(biāo)志著我國(guó)鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能行業(yè)已進(jìn)入快速發(fā)展階段。2022 年5 月，江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目發(fā)電成功，是目前世界上首座非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能商業(yè)電站，標(biāo)志著壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)邁向新臺(tái)階。

1.3 其他鹽穴空間情況

美國(guó)于1952 年建設(shè)了世界上第一座鹽穴儲(chǔ)油庫(kù)，并于1978 年開(kāi)始利用鹽穴空間實(shí)施國(guó)家石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備，在得克薩斯州和路易斯安州的地下鹽穴中建設(shè)了五大戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備基地，總儲(chǔ)存量為7.2×108bbl，約合1.2×108m3。德國(guó)于1973 年開(kāi)始在北部的Etzel 鹽丘開(kāi)展鹽穴原油儲(chǔ)備庫(kù)建設(shè)，2012 年儲(chǔ)備石油1 000×104m3，目前整個(gè)鹽腔地下體積達(dá)4 600×104m3，可用于天然氣和石油的儲(chǔ)備。法國(guó)是世界上最早建立企業(yè)石油儲(chǔ)備制度的國(guó)家，1968 年于馬賽附近開(kāi)始建設(shè)Manosque 鹽穴儲(chǔ)備庫(kù)，目前建成的28 個(gè)鹽腔14 個(gè)儲(chǔ)備原油、14 個(gè)儲(chǔ)備成品油，總庫(kù)容達(dá)到817×104m3[10]（表3）。除此之外，印度、加拿大、墨西哥、摩洛哥等國(guó)家都建有鹽穴儲(chǔ)油庫(kù)，其中不乏儲(chǔ)備能力超過(guò)百天的大型戰(zhàn)略儲(chǔ)油庫(kù)。截至目前，我國(guó)鹽穴儲(chǔ)油工程仍在前期研究階段，尚未建成大型鹽穴儲(chǔ)油庫(kù)。

表3 國(guó)外部分鹽穴儲(chǔ)庫(kù)綜合利用統(tǒng)計(jì)Tab.3 Statistics of comprehensive utilization of some salt cavern storages abroad

地下儲(chǔ)氫是英國(guó)和美國(guó)（石油）化學(xué)工業(yè)多年來(lái)的先進(jìn)技術(shù)。英國(guó)提賽德地區(qū)和美國(guó)得克薩斯州都建有氫氣地下鹽穴儲(chǔ)庫(kù)，已經(jīng)證明了氫氣長(zhǎng)期存儲(chǔ)的安全性和可靠性[11-13]（表3）。目前，英國(guó)、德國(guó)、加拿大、波蘭、土耳其和丹麥等都制定了鹽穴儲(chǔ)氫計(jì)劃。相比上述國(guó)家，我國(guó)地下儲(chǔ)氫研究較為滯后，尚無(wú)鹽穴儲(chǔ)氫實(shí)踐。

氦氣是重要的稀有戰(zhàn)略資源，且不可代替，被譽(yù)為“氣體稀土”，其廣泛應(yīng)用于芯片制造、航空航天、低溫超導(dǎo)等高精尖領(lǐng)域[14]。自1962 年12 月起，美國(guó)開(kāi)始對(duì)氦氣進(jìn)行管制，并將過(guò)剩的氦儲(chǔ)存于國(guó)家地下氦儲(chǔ)庫(kù)用于保障自身的需求量。1979年，俄羅斯敖倫堡市附近的鹽穴氦氣儲(chǔ)庫(kù)開(kāi)始建設(shè)運(yùn)行，充分證實(shí)了在鹽穴中儲(chǔ)存氦氣混合氣進(jìn)行大規(guī)模存儲(chǔ)的可行性。德國(guó)和美國(guó)在2016 年和2021年也實(shí)施建設(shè)了相應(yīng)的鹽穴儲(chǔ)氦庫(kù)（表3）。目前我國(guó)尚無(wú)成熟的氦氣產(chǎn)業(yè)鏈條，也無(wú)利用鹽穴儲(chǔ)氦的實(shí)例。

碳捕獲和封存（CCS）技術(shù)于1989 年在麻省理工學(xué)院提出，包括從發(fā)電過(guò)程捕獲、其他工業(yè)過(guò)程捕獲等，地質(zhì)封存、海洋封存和其他封存方式等[15]。碳捕獲與封存工業(yè)項(xiàng)目美國(guó)最多，其次是歐洲、中國(guó)。但利用鹽穴進(jìn)行碳封存的項(xiàng)目較少，目前，加拿大的阿爾伯塔地區(qū)開(kāi)展了利用鹽穴進(jìn)行二氧化碳封存相應(yīng)的論證工作。在2005 年，我國(guó)將CCS 技術(shù)納入中國(guó)國(guó)家發(fā)展計(jì)劃，但受鹽穴地下空間規(guī)模限制，針對(duì)鹽穴儲(chǔ)碳的研究相對(duì)較少，目前尚無(wú)大規(guī)模運(yùn)營(yíng)的實(shí)例。

鹽穴空間還可用于處理各類難以處理的化工廢料、油田生產(chǎn)廢料、采礦廢渣、有害物質(zhì)甚至核廢料等的填埋。利用鹽穴進(jìn)行廢料的填埋在歐美已經(jīng)有近20 年的歷史，以德國(guó)和美國(guó)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)最多，但整體規(guī)模相對(duì)較小。美國(guó)鹽穴空間主要用于儲(chǔ)存油田所產(chǎn)生的工業(yè)廢料[16]，德克薩斯州已經(jīng)批準(zhǔn)了6 個(gè)鹽穴用于處置油田工業(yè)廢料，1 個(gè)鹽穴用于處理天然放射性物質(zhì)。

2 鹽穴空間利用工程發(fā)展趨勢(shì)

2.1 “能源革命”促進(jìn)清潔消費(fèi)

近年來(lái)，全國(guó)天然氣表觀消費(fèi)量逐年攀升（圖1），2021 年已達(dá)3 726×108m3，比上年增長(zhǎng)488×108m3，同比增長(zhǎng)15.1%。預(yù)計(jì)2025 年天然氣需 求4 000×108～4 500×108m3、2035 年6 000×108～6 500×108m3，“十四五”期間年均增速4.3%～6.8%，2025—2035 年均增速2.9%～5.0%。從天然氣產(chǎn)、供、儲(chǔ)、銷協(xié)同發(fā)展的要求看，必將激發(fā)天然氣儲(chǔ)氣調(diào)峰能力的需求。《2022 年能源工作指導(dǎo)意見(jiàn)》中明確要求“充分考慮可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)和極端天氣，適度超前布局能源基礎(chǔ)設(shè)施，加大儲(chǔ)備力度，保持合理裕度，化解影響能源安全的各種風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)”，進(jìn)一步提高了對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)等能源存儲(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目的要求。鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)因其可以實(shí)現(xiàn)快速“吞吐”天然氣，所以既能滿足管道系統(tǒng)季節(jié)調(diào)峰的需要，也能滿足日調(diào)峰甚至小時(shí)調(diào)峰的需要，其靈活的調(diào)配能力廣受業(yè)內(nèi)青睞。

圖1 2010—2021 年全國(guó)天然氣表觀消費(fèi)量Fig.1 National apparent consumption of natural gas in 2011—2021

從經(jīng)濟(jì)效益上看，鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)單位工作氣量成本高于枯竭油氣藏儲(chǔ)氣庫(kù)，但遠(yuǎn)低于新建LNG 儲(chǔ)罐。鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)投資主要包括前期評(píng)價(jià)費(fèi)用、地下工程費(fèi)用、地面工程費(fèi)用、墊氣費(fèi)及其他費(fèi)用。以江蘇地區(qū)建設(shè)20×108m3規(guī)模鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)項(xiàng)目為例，根據(jù)不同建設(shè)技術(shù)方案，投資成本各有不同（表4）。平均單方工作氣成本在4.93 元至5.04元之間，如采用雙井單腔建庫(kù)無(wú)墊底氣技術(shù)運(yùn)營(yíng)，單方工作氣成本還有望大幅降低，使得鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)具有實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的良好基礎(chǔ)[17-18]。從社會(huì)效益上看，天然氣生產(chǎn)和消費(fèi)不平衡，生產(chǎn)區(qū)和消費(fèi)區(qū)的背離是我國(guó)目前天然氣產(chǎn)業(yè)的普遍現(xiàn)狀，一旦出現(xiàn)極端天氣、管道輸送延遲、用戶氣量突增等突發(fā)現(xiàn)象就可能造成“氣荒”。目前正在運(yùn)行或評(píng)價(jià)建設(shè)的鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)均集中在我國(guó)華東、華北、華南等主要經(jīng)濟(jì)帶周緣，儲(chǔ)氣調(diào)峰可惠及我國(guó)“京津冀”“長(zhǎng)三角”“珠三角”等城市群，在國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)大局和全方位開(kāi)放格局中具有舉足輕重的戰(zhàn)略地位。從技術(shù)發(fā)展上看，我國(guó)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)經(jīng)過(guò)約20年的發(fā)展，已經(jīng)形成集前期評(píng)價(jià)、工程建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行及監(jiān)測(cè)的一整套技術(shù)，其中“鹽穴老腔儲(chǔ)氣庫(kù)改造利用”“多夾層超深超大鹽巖儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)”等方向達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，為我國(guó)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的高質(zhì)量建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

表4 鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)不同技術(shù)建設(shè)成本計(jì)算Tab.4 Construction cost calculation of salt cavern gas storage with different technologies

從國(guó)家要求、行業(yè)需要的角度看，利用符合條件的鹽穴建設(shè)天然氣儲(chǔ)氣庫(kù)是鹽穴空間利用的最主要方向。在全面貫徹“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略的進(jìn)程中，補(bǔ)足儲(chǔ)氣調(diào)峰短板，加快推進(jìn)天然氣產(chǎn)、供、儲(chǔ)、銷體系建設(shè)，已成為關(guān)乎社會(huì)穩(wěn)定的重大問(wèn)題和亟待解決的重要任務(wù)。鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)作為主要的天然氣調(diào)峰方式之一，已經(jīng)進(jìn)入行業(yè)快速發(fā)展的黃金期。

2.2 “雙碳目標(biāo)”帶動(dòng)低碳轉(zhuǎn)型

在“碳達(dá)峰、碳中和”的背景下，我國(guó)不斷加快推動(dòng)能源系統(tǒng)的深度轉(zhuǎn)型。十年來(lái)，我國(guó)傳統(tǒng)化石能源發(fā)電裝機(jī)比例持續(xù)下降，新能源裝機(jī)占總裝機(jī)量從2011 年的28%上升至2021 年的45%，新能源發(fā)電能力顯著提高，發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化（圖2）。風(fēng)電、光伏裝機(jī)規(guī)模等多項(xiàng)指標(biāo)保持世界第一[19]，在雙碳目標(biāo)的推進(jìn)過(guò)程中，新能源裝機(jī)比例將大幅度增長(zhǎng)，有效帶動(dòng)能源結(jié)構(gòu)向低碳轉(zhuǎn)型，從源網(wǎng)荷儲(chǔ)調(diào)一體化的要求看，必將激發(fā)電力儲(chǔ)能調(diào)峰能力的需求[20-22]。

圖2 2011—2021 年全國(guó)電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)Fig.2 National installed power structure in 2011—2021

根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際需求及儲(chǔ)能系統(tǒng)自身特點(diǎn)，鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能是目前大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域極具潛力的發(fā)展方向之一，具有對(duì)地理?xiàng)l件要求較低、成本相對(duì)較低、儲(chǔ)能容量大、技術(shù)可靠、運(yùn)行壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。從技術(shù)發(fā)展上看，我國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)取得飛速發(fā)展，逐漸打破國(guó)外技術(shù)壟斷，部分技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，已經(jīng)具備自主建設(shè)壓縮空氣儲(chǔ)能電站的能力[23]。從經(jīng)濟(jì)效益上看，在各類儲(chǔ)能技術(shù)中，壓縮空氣儲(chǔ)能成本僅高于抽水蓄能的度電成本，遠(yuǎn)低于鈉硫電池或液流電池等電化學(xué)儲(chǔ)能成本，具有實(shí)現(xiàn)盈利的基礎(chǔ)。根據(jù)國(guó)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)的鹽穴儲(chǔ)能電站數(shù)據(jù)分析，鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能效益化運(yùn)營(yíng)賴于新能源強(qiáng)制配儲(chǔ)及補(bǔ)貼政策的落實(shí)，同時(shí)還需進(jìn)一步提升儲(chǔ)能效率，研究?jī)?yōu)化工程整體的盈利模式。

在全面落實(shí)“碳達(dá)峰、碳中和”要求的進(jìn)程中，儲(chǔ)能與新能源發(fā)電、電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行已成為實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的必由之路，隨著新能源業(yè)務(wù)的發(fā)展及補(bǔ)貼政策帶動(dòng)，利用鹽穴進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能或?qū)⑦M(jìn)入發(fā)展的關(guān)鍵期。

2.3 “新興產(chǎn)業(yè)”帶動(dòng)鹽穴利用

近年來(lái)部分鹽化企業(yè)結(jié)合自身發(fā)展實(shí)際，整合所屬業(yè)務(wù)，積極謀求與產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)合作，開(kāi)展鹽穴空間綜合利用業(yè)務(wù)，打造“采鹵制鹽-鹽穴利用”為一體的產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展模式，有待開(kāi)展儲(chǔ)油、儲(chǔ)氫、儲(chǔ)氦等多元化利用，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

2.3.1 鹽穴儲(chǔ)油

我國(guó)石油對(duì)外依存度逼近70%，且還處于高速增長(zhǎng)趨勢(shì)，但我國(guó)的戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)有石油儲(chǔ)備規(guī)模與國(guó)際能源署建議的90 天安全戰(zhàn)略儲(chǔ)備量差距較大，現(xiàn)有儲(chǔ)油庫(kù)不能滿足需求[24]。

利用鹽穴空間進(jìn)行儲(chǔ)油是快速補(bǔ)充石油戰(zhàn)略需求的有效手段，與地面儲(chǔ)罐相比具有投資低、占地面積小、損耗低、隱蔽、安全性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。近十余年來(lái)，針對(duì)我國(guó)湖相沉積層狀鹽巖的賦存條件，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)展了包括層狀鹽層探測(cè)、多夾層水溶造腔修復(fù)技術(shù)、微滲層超細(xì)水泥封堵、儲(chǔ)庫(kù)群災(zāi)變演化和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等研究，這也為我國(guó)鹽穴儲(chǔ)油庫(kù)的選址、設(shè)計(jì)、建造及穩(wěn)定運(yùn)行提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐[25]。井崗[10]針對(duì)淮安地區(qū)鹽穴老腔改造儲(chǔ)油庫(kù)的方案進(jìn)行了可行性闡述，分析認(rèn)為鹽穴儲(chǔ)油庫(kù)的建設(shè)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著國(guó)家戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備計(jì)劃的推進(jìn)，鹽穴儲(chǔ)油庫(kù)必然會(huì)在未來(lái)我國(guó)的石油儲(chǔ)備體系中占據(jù)越來(lái)越大的分量，我國(guó)將會(huì)迎來(lái)鹽穴儲(chǔ)油庫(kù)的大力建設(shè)階段。

2.3.2 鹽穴儲(chǔ)氫

氫能被國(guó)際社會(huì)譽(yù)為21 世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉碵26]，全球氫能發(fā)展正步入快速產(chǎn)業(yè)化階段。我國(guó)是世界上最大的制氫國(guó)，年制氫產(chǎn)量約3 300×104t，其中達(dá)到工業(yè)氫氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的約1 200×104t。國(guó)家發(fā)展改革委與國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》首次對(duì)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行中長(zhǎng)期規(guī)劃，氫能產(chǎn)業(yè)迎來(lái)重大發(fā)展機(jī)遇，氫能的快速和多元發(fā)展迫切需要加快對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)氫項(xiàng)目的開(kāi)展。

鹽穴儲(chǔ)氫相比較于地面儲(chǔ)存，具有儲(chǔ)量大、成本低、密封性好、操作靈活、節(jié)省地面土地資源等優(yōu)點(diǎn)，可達(dá)吉瓦級(jí)儲(chǔ)量，是大規(guī)模儲(chǔ)氫的理想場(chǎng)所。利用鹽穴空間存儲(chǔ)氫氣可以借鑒鹽穴天然氣地下儲(chǔ)氣庫(kù)在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)方面的大量成熟經(jīng)驗(yàn)，但是氫氣在物理性質(zhì)上更為活躍，其氣體密度、黏度、溶解度、擴(kuò)散性質(zhì)與天然氣差異較大，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)鹽穴儲(chǔ)氫地質(zhì)條件及完井材料腐蝕程度的評(píng)估。同時(shí)，氫氣的大規(guī)模生產(chǎn)還需要與電力生產(chǎn)設(shè)施、上游制氫方式、氫能使用場(chǎng)景進(jìn)行配套研究，形成包含儲(chǔ)氫庫(kù)在內(nèi)的“制、儲(chǔ)、用”一體化方案，更有益于產(chǎn)業(yè)配套提升及增大經(jīng)濟(jì)效益[12]。目前針對(duì)江蘇金壇、云南安寧等地，均開(kāi)展了建設(shè)大規(guī)模儲(chǔ)氫庫(kù)的前期研究工作[27-28]。鹽穴儲(chǔ)氫是目前大規(guī)模地下儲(chǔ)氫最有前景的選擇，或?qū)⒊蔀闅淠墚a(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。

2.3.3 鹽穴儲(chǔ)氦

氦氣是國(guó)防、軍工、電子等高精尖產(chǎn)業(yè)不可或缺的戰(zhàn)略性物資。中國(guó)氦氣消費(fèi)量占全球總消費(fèi)量的11%，且增速迅猛，但供應(yīng)嚴(yán)重依賴進(jìn)口，對(duì)外依存度最高達(dá)98.5%。受國(guó)際形勢(shì)影響，供應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別高。國(guó)內(nèi)亟需建立可存氦氣的戰(zhàn)略儲(chǔ)備庫(kù)。

鹽穴儲(chǔ)氦作為一種可形成規(guī)模化儲(chǔ)存的存儲(chǔ)方式，在國(guó)外已經(jīng)有了安全、穩(wěn)定的鹽穴氦氣儲(chǔ)庫(kù)建設(shè)及運(yùn)行示例，充分證明其可行性。同時(shí)，目前中國(guó)氦氣進(jìn)口集散地主要集中在上海海關(guān)，主要需求地區(qū)為江蘇省、上海市、廣東省、浙江省、陜西省、北京市、天津市等[29]。國(guó)內(nèi)已建或潛在可利用的鹽穴空間與氦氣進(jìn)口集散地、消費(fèi)市場(chǎng)臨近，有利于氦氣資源的供應(yīng)、保存、運(yùn)輸和使用。用鹽穴進(jìn)行大規(guī)模儲(chǔ)氦或?qū)⒊蔀楹庵匾拇鎯?chǔ)方式。

2.3.4 鹽穴儲(chǔ)碳

在實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的進(jìn)程中，碳封存技術(shù)是重要的核心技術(shù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鹽穴空間開(kāi)展CO2封存的可行性進(jìn)行了探討，認(rèn)為鹽巖具有極低的滲透率且難溶于CO2，可作為碳儲(chǔ)存的有效地質(zhì)體[30]。皇凡生等以江蘇金壇地區(qū)鹽穴形態(tài)特征為基礎(chǔ)，通過(guò)建立封存的流-固耦合數(shù)學(xué)模型并求解，探討了CO2的運(yùn)移泄漏規(guī)律及鹽巖與軟弱夾層滲透率動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征，為CO2鹽穴封存提供了理論依據(jù)。目前，在四川自貢地區(qū)開(kāi)展的地質(zhì)封存CO2的鹽腔改造技術(shù)研究與應(yīng)用課題，為我國(guó)首個(gè)利用鹽穴儲(chǔ)碳的示范項(xiàng)目。目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)CO2地下鹽巖溶腔封存的先例，未來(lái)若得益于政策條件、技術(shù)儲(chǔ)備、運(yùn)營(yíng)交易方案的不斷優(yōu)化，鹽穴儲(chǔ)碳有望在近年內(nèi)有所突破。

2.3.5 鹽穴儲(chǔ)廢

一般來(lái)說(shuō)，埋深較大、封閉性能好的鹽穴空間，對(duì)處理封存油田、化工、核能源產(chǎn)生的工業(yè)廢料具有較高的安全性，在國(guó)外已經(jīng)有成功的案例[31]。利用鹽穴進(jìn)行工業(yè)廢料的埋藏，首先應(yīng)該選取遠(yuǎn)離人口稠密的區(qū)帶，并進(jìn)行整體安全評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容包括鹽穴穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、溶腔密封性評(píng)價(jià)、水文地質(zhì)評(píng)價(jià)、環(huán)保評(píng)價(jià)、地震災(zāi)害評(píng)價(jià)和定期安全檢測(cè)。從技術(shù)成熟度而言，鹽穴儲(chǔ)廢在國(guó)內(nèi)已具備地質(zhì)條件和技術(shù)條件。近年江蘇淮安也開(kāi)展了堿渣回填鹽穴的工程實(shí)踐[16，32]，并取得了一定進(jìn)展。利用鹽穴處理工業(yè)廢料及核廢料等或?qū)⒊蔀槲磥?lái)的研究方向之一。

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)鹽巖資源豐富，原鹽產(chǎn)量位居世界第一，因鹽巖開(kāi)采已形成及可形成的鹽穴空間規(guī)模巨大，將其視為一種“空間資源”加以重新利用，用于大規(guī)模存儲(chǔ)天然氣、壓縮空氣、原油、氫氣、氦氣等不同類型的產(chǎn)品或介質(zhì)，顯著提高鹽巖資源綜合利用率，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)融合升級(jí)發(fā)展的有效途徑。

本文通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外鹽穴空間利用現(xiàn)狀，綜合國(guó)內(nèi)政策導(dǎo)向、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益、技術(shù)成熟度及工程實(shí)例，分析認(rèn)為：結(jié)合國(guó)家能源安全要求及行業(yè)內(nèi)對(duì)天然氣儲(chǔ)氣調(diào)峰的現(xiàn)實(shí)需求，利用符合條件的鹽穴空間建設(shè)天然氣儲(chǔ)氣庫(kù)將是鹽穴利用的最主要的方向。同時(shí)，在新能源強(qiáng)制配儲(chǔ)與補(bǔ)貼政策帶動(dòng)的外部條件下，隨著儲(chǔ)能技術(shù)的不斷進(jìn)步，鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能成本優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步凸顯，利用鹽穴進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能或?qū)⑦M(jìn)入快速發(fā)展的黃金期。結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求及技術(shù)發(fā)展，鹽穴空間利用還可向集合儲(chǔ)油、儲(chǔ)氫、儲(chǔ)氦、儲(chǔ)廢等多元化介質(zhì)儲(chǔ)存方向發(fā)展。我國(guó)鹽穴空間的開(kāi)發(fā)利用潛力巨大，鹽穴空間的利用除了要考慮鹽層本身的地質(zhì)條件、腔體形態(tài)、密閉性能及空間規(guī)模，還需要結(jié)合鹽穴區(qū)域位置、地面條件、產(chǎn)業(yè)鏈配套，并結(jié)合相應(yīng)的政策及法律法規(guī)，進(jìn)一步打造鹽業(yè)—化工—能源為一體的融合產(chǎn)業(yè)模式，最大化發(fā)揮鹽穴空間價(jià)值。