探秘地下儲能

周軍

地下儲能又被稱為深部地下儲能或深地儲能，是指利用深部鹽穴、采空區、廢棄礦坑等深部地下空間，將石油、天然氣、氫氣及二氧化碳等能源或能源物質儲存在深部地層中。利用深部地下空間進行大規模能源儲備是國際能源儲備的主要方式，對確保國家能源安全、戰略物資安全及實現“雙碳”目標等具有重要意義。

深地儲能是未來能源儲備發展的重要方向，是實現傳統石油戰略儲備、天然氣調峰保安、可再生能源持續供給和未來氫能大規模高效利用的必由之路。

目前的石油儲存方式主要包括地面儲罐、鹽穴和硬巖洞儲存，其中利用鹽穴進行原油儲存是世界上許多國家采取的主要方式。

美國在20世紀七八十年代建的多個石油戰略儲備庫中，共有鹽穴60余口，石油儲存能力超過7億桶。這些石油儲存量不僅保證了美國的能源安全，也奠定了美國在國際油價定價中的主導地位。

德國的儲備油品主要包括原油、汽油、柴油、重油等。其中原油主要儲存在地下鹽穴中。德國除了將石油儲備庫作為戰略儲備庫使用以外，還會根據國際市場油價的變化，利用剩余庫容為客戶提供儲存服務。而法國早在1925年就立法建立了石油儲備制度。法國的石油儲備庫由1個地下鹽穴庫和遍布全國的地上儲油庫組成。

為何各國地下儲能都選擇了鹽穴？鹽巖具有物性穩定、滲透率低、損傷自修復、易溶于水和分布廣等特征，是大規模能源儲備的理想地質體。利用鹽巖地層儲能是今后我國實施大規模能源儲備的優先發展方向。

為什么要將能源“藏”在地下？是地面設備無法滿足能源的儲備需求了嗎？事實上，地下儲能的優勢，就在于“地下”二字。當然，要理解地下儲能的必要性與重要性，必須先了解我國當前能源結構與能源儲存現狀。

自2017年起，我國推動能源系統低碳改革的政策力度逐漸加大，已初步形成了煤炭、電力、石油、天然氣、新能源全面發展的供給體系。近年來，煤炭作為我國能源消費的主體地位保持不變，但其在能源消費中的占比呈現出逐年降低的趨勢。以天然氣和非化石能源構成的清潔能源占比增加顯著，由2015年的17.9%增加到2022年的25.9%。其中，風能、光能、地熱等非化石能源占比從2015年的11%增加到2022年的17.5%。

加快非化石清潔能源的利用，是全球能源發展的大趨勢，也是我國能源發展的優先方向。然而，由于風能和太陽能等具有典型的地域性且不能連續穩定供給，給電網穩定運行帶來了一定的挑戰，制約著可再生清潔能源的快速發展。

如何提高可再生能源的利用效率，把棄掉的電能儲存起來？科學家們想了許多辦法，包括抽水蓄能、壓氣蓄能、液流電池儲能等。然而，無論是壓氣蓄能還是液流電池儲能，都需要較大的儲存空間，具有體積大、可承受高壓等優點的深部地下空間就成了儲能的理想場所。

目前，國外已有利用深部鹽礦采空區開展液流電池儲能實驗的相關報道，為利用液流電池進行大規模儲能提供了思路。

當然，對于氫能、石油、天然氣等能源的儲存需求，廣闊的深部地下也是“來者不拒”。氫能是解決能源可持續發展的有效途徑，具有來源廣、熱值高、無污染、應用場景豐富等優點。氫氣的分子量相比于天然氣更小。這意味著氫氣的存儲需要更多的空間且存儲空間需具有更好的密封性。因此，深部地下鹽穴為大規模氫能儲備提供了良好的環境。

另外，利用深部地下空間存儲石油能夠規避經濟性差、安全性低、占地面積大等利用地面儲罐儲油的缺點，進一步保障石油的安全供給；加快地下儲氣庫建設也能夠保證長輸管道天然氣平穩供給，避免大規模“氣荒”的發生。