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2025 07/29

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来源:环球零碳

地下盐穴化身“能量库”,跨季储氢难题迎刃而解

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摘要:7月25日,中盐集团与清华大学等单位合作的“大规模盐穴储氢”主体工程在江苏常州开工。该项目是我国首个盐穴储氢项目,标志着我国在大规模储氢领域迈出关键一步。盐穴储氢具有成本低、规模大、安全性高、纯度高等优势,是未来氢能大规模储备的重要方向。

数千万年前形成的盐矿,经过开采后在地下形成一个个盐穴。如今,随着新型储能技术的发展,这些原本闲置的地下盐穴,正在化身为储存能源的巨型“仓库”。


在氢能“制备―储存―运输―应用”全产业链中,储氢难问题长期制约着氢能产业高质量发展。盐穴储氢具有成本低、规模大、安全性高和储氢纯度高等突出优势,正成为氢能大规模储备的重要发展方向。


7月25日,由中盐集团与清华大学等单位合作的“大规模盐穴储氢”主体工程在江苏常州正式开工建设。这标志着我国在基于盐穴的大规模储氢领域迈出了关键一步。


“‘大规模盐穴储氢’主体工程的开工,是我国氢能产业发展史上的重要事件。”国家能源局科技司原副司长刘亚芳在开工仪式上评价,该项目填补了我国大规模盐穴储氢领域的空白,同时将为破解氢能气态储存领域的“卡脖子”技术难题提供实践样本。



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来源:“大规模盐穴储氢”主体工程正式开工

来源:交汇点新闻



事实上,作为连接氢能上下游产业的重要纽带,储氢一直是制约氢能产业高质量发展的瓶颈。目前固体储氢、有机液态储氢、液态储氢和高压气态储氢这些传统的储氢方法仍存在成本高、规模小等缺点,难以适用于大规模储氢场景。


而地质储氢具有规模大、周期长、可跨季节储能等突出优势,成为了大规模储氢技术重要的发展方向。尽管与地面储氢技术相比,地下储氢效率相对较低,前期投资较大,但对于以天和月为单位的长期储存,以及以 GWh 或 TWh 为单位的大规模能源生产,地下储氢是目前最有前景的解决方案之一。


根据氢气地质储存场所结构不同,地下储氢主要分为盐穴储氢、枯竭油气藏储氢和含水层储氢3大类型。其中,盐穴储氢库密封性能好、储氢压力高,在具备近亿方库容规模的同时,能够储存纯度超 95%的氢气,被视为最具潜力的储氢地质体之一。


“盐穴储氢,被认为是大规模氢气地下储存最佳方式。”中国科学院武汉岩土力学研究所助理研究员谢同洲说,盐穴储量大、密封性能好,单个盐穴有效储氢空间可达20万至40万立方米。


目前,全球范围内已建或待建盐穴储氢库数量较多,除英国、美国已投入工业应用的 4 座盐穴储氢库外,德国、法国、等国均有建设计划。2021年, 荷兰、澳大利亚和阿根廷先后启动了地下储氢试点项目,HyStock项目研究盐穴纯氢储存试验,Sun Storage和Hychico项目联合注入H2和CO2,研究混合氢在气田的存储。



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来源:全球氢气地下储存实施情况统计

来源:氢能地下储存技术进展和挑战


盐穴储氢,顾名思义,就是将氢气储存在地下几百米甚至上千米的盐穴中。盐穴则是由盐构成的地下空间,通过将水注入地下盐使盐溶解,形成巨大空腔。盐穴开采深度一般为2000 m,盐穴高度通常为50 -500 m,直径为50-100 m,因此可以储存大量氢气。


除注采速率高、注采转换灵活、所需垫底气量少等优点外,盐岩良好的蠕变行为与损伤自修复特性能够有效防止氢气泄漏,保证不同注采工况下储氢盐腔的安全稳定。同时,洞穴内部的高盐环境对抑制微生物活动、维持注入氢气纯度具有重要作用。


与其他两种地下储氢的方式相比,尽管盐穴储氢不是最便宜的选择,但盐穴中的储存设施易于管理、便于监测和操作,每年可以多次注入和抽取气体,这些特点使得盐穴储氢仍然广受欢迎。




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来源:盐穴储氢系统如何工作

来源:STORAG ETZEL


中国盐岩资源丰富,已探明矿床 105 处,总资源量超 14.6 万亿吨。现已建成 5 座盐穴天然气储库,2 座盐穴压缩空气储能电站,具有建设盐穴储气库的丰富经验。目前国内盐穴储氢尚处于起步阶段,为加快突破盐穴储氢关键核心技术,此次开工的“大规模盐穴储氢”项目于2024年正式立项。


工程所在省份江苏,拥有丰富的可再生能源资源,成熟的输气管路,并且拥有金坛、徐州师寨以及淮安等多处丰富的盐矿、盐穴资源。其中,金坛盐矿覆盖面积达60.5 平方千米。盐层厚度大、夹层少、品位高,金坛盐穴深1000 m以上,远低于地下含水层,降水对地下储氢盐穴的安全影响可忽略不计,是建设地下盐穴储氢库的良好场所。


此外,金坛盐穴泥岩盖层具有良好的密封性,在纵向和横向均具有稳定的区域构造和良好的存储性,成为了地下盐穴储氢的最佳选址。此次开工的“大规模盐穴储氢”主体工程由中盐集团承担。工程规划新建2组盐穴,形成2口注采氢井和2口注排卤井。


作为大规模地质储氢试验验证的工程载体,该工程将开展循环储释氢性能试验。项目将形成具有自主知识产权的盐穴储氢全套技术体系,为盐穴储氢从理论研究到工程实践奠定基础,最终促成盐穴储氢的规模化产业应用。



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来源:“盐穴储氢库示范工程”授牌仪式

来源:河南日报



在“大规模盐穴储氢”项目之前,我国已开展了多项盐穴储氢的技术探索。2023年,湖北大冶启动我国首个盐穴储氢科研项目。针对氢能规模化储存的技术瓶颈,杨春和团队自主研发盐穴储氢库围岩氢渗透测试装置,系统揭示氢气与盐岩的相互作用机制。


2024年8月,陕西华盐绿能能源有限公司电解水制氢-盐穴储氢科研项目备案,计划采用电解水制氢产出氢气,配合盐穴储氢项目,利用王家砭的两口盐井,在地下2500米深处建造五万立方米的盐穴,实现氢气高压气态存储。


2024年11月,中国平煤神马集团深地盐穴大规模储氢项目在河南省叶县正式开工。该项目依托中国平煤神马集团岩盐资源和制氢、输氢和用氢产业链,建设亚洲首座地下大规模盐穴储氢库。


该项目位于中国平煤神马集团下属联合盐化公司矿区优质盐田,盐层顶部位于地下约1030米,设计钻井深度1480米,利用采卤后形成的盐穴,把氢气注入到盐穴内。其氢气主要来源于该集团下属氯碱股份公司,配套建设氢气集注站及输氢管道和输卤管道。


据中国平煤神马集团副总经济师、深地盐穴大规模储氢项目组副组长梁五星介绍,该项目总投资7772万元,计划2024年完成盐穴储氢井钻井,2025年6月完成150万标方氢气注气排卤,2025年9月完成盐穴储氢中试。


中国工程院院士钱七虎表示,盐穴储氢是破解氢能全产业链贯通难题的“金钥匙”。他认为,“大规模盐穴储氢”主体工程开工建设将地下盐穴空间转化为氢能产业的“能量宝库”,打造盐穴储氢创新范式,必将在我国能源发展史上留下浓墨重彩的一笔。




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