探秘地下储能

周军

地下储能又被称为深部地下储能或深地储能，是指利用深部盐穴、采空区、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源或能源物质储存在深部地层中。利用深部地下空间进行大规模能源储备是国际能源储备的主要方式，对确保国家能源安全、战略物资安全及实现“双碳”目标等具有重要意义。

深地储能是未来能源储备发展的重要方向，是实现传统石油战略储备、天然气调峰保安、可再生能源持续供给和未来氢能大规模高效利用的必由之路。

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，其中利用盐穴进行原油储存是世界上许多国家采取的主要方式。

美国在20世纪七八十年代建的多个石油战略储备库中，共有盐穴60余口，石油储存能力超过7亿桶。这些石油储存量不仅保证了美国的能源安全，也奠定了美国在国际油价定价中的主导地位。

德国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鹽穴中。德国除了将石油储备库作为战略储备库使用以外，还会根据国际市场油价的变化，利用剩余库容为客户提供储存服务。而法国早在1925年就立法建立了石油储备制度。法国的石油储备库由1个地下盐穴库和遍布全国的地上储油库组成。

为何各国地下储能都选择了盐穴？盐岩具有物性稳定、渗透率低、损伤自修复、易溶于水和分布广等特征，是大规模能源储备的理想地质体。利用盐岩地层储能是今后我国实施大规模能源储备的优先发展方向。

为什么要将能源“藏”在地下？是地面设备无法满足能源的储备需求了吗？事实上，地下储能的优势，就在于“地下”二字。当然，要理解地下储能的必要性与重要性，必须先了解我国当前能源结构与能源储存现状。

自2017年起，我国推动能源系统低碳改革的政策力度逐渐加大，已初步形成了煤炭、电力、石油、天然气、新能源全面发展的供给体系。近年来，煤炭作为我国能源消费的主体地位保持不变，但其在能源消费中的占比呈现出逐年降低的趋势。以天然气和非化石能源构成的清洁能源占比增加显著，由2015年的17.9%增加到2022年的25.9%。其中，风能、光能、地热等非化石能源占比从2015年的11%增加到2022年的17.5%。

加快非化石清洁能源的利用，是全球能源发展的大趋势，也是我国能源发展的优先方向。然而，由于风能和太阳能等具有典型的地域性且不能连续稳定供给，给电网稳定运行带来了一定的挑战，制约着可再生清洁能源的快速发展。

如何提高可再生能源的利用效率，把弃掉的电能储存起来？科学家们想了许多办法，包括抽水蓄能、压气蓄能、液流电池储能等。然而，无论是压气蓄能还是液流电池储能，都需要较大的储存空间，具有体积大、可承受高压等优点的深部地下空间就成了储能的理想场所。

目前，国外已有利用深部盐矿采空区开展液流电池储能实验的相关报道，为利用液流电池进行大规模储能提供了思路。

当然，对于氢能、石油、天然气等能源的储存需求，广阔的深部地下也是“来者不拒”。氢能是解决能源可持续发展的有效途径，具有来源广、热值高、无污染、应用场景丰富等优点。氢气的分子量相比于天然气更小。这意味着氢气的存储需要更多的空间且存储空间需具有更好的密封性。因此，深部地下盐穴为大规模氢能储备提供了良好的环境。

另外，利用深部地下空间存储石油能够规避经济性差、安全性低、占地面积大等利用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够保证长输管道天然气平稳供给，避免大规模“气荒”的发生。