侯正猛谈可再生能源大规模地下存储

9月6日，2021全球绿色发展高峰论坛于在中国四川省成都举办。“碳中和愿景下能源转型与创新”是此次绿色发展峰会的焦点话题，大会邀请了海内外院士、各国能源行业专家学者及著名高校、相关专业人士，紧扣应对全球气候变化的共同目标，分享对中国、美国和欧洲的未来能源转型，实现碳中和的见解和愿景，探讨中国西部成渝双城经济圈的绿色发展和新型电力系统。作为生态领域的领军人物，中国绿发会副理事长兼秘书长周晋峰受邀参与此次论坛。

绿会融媒对此次论坛进行了直播，直播回放请参见：

https://live.baidu.com/m/media/pclive/pchome/live.html?room_id=4742688095&source=h5pre

现将峰会嘉宾德国克劳斯塔尔工业大学教授、德国地球科学与岩土工程院院士侯正猛的讲话内容分享如下。‍

大家好，谢谢主持人，非常荣幸，我今天汇报的主题是：可再生能源大规模地下存储。

碳综合关键技术颈瓶之一：如何大规模储存可再生能源？

今年1月7日晚上高峰时期，我国总装机容量22亿千瓦小时只有不到13亿出力，导致拉闸限电，其中风光装机容量5.3亿千瓦，只有0.3亿千瓦，对于枯水季节水电也只有1.7亿千瓦。所以可再生能源高效规模多元转化、大规模储存高效利用就是主要的颈瓶。

针对这个特点，我们2018年提出了ENSYSCO智能绿色能源系统，即Green Energy Systems based on Smart Sector Coupling （基于只能多板块耦合技术的绿色能源系统）采用人工智能、大数据、区块链等数字技术把能源的生产、储运和使用智慧性的耦合在一起。这里的关键就是大规模能源储存，能源储存有很多种方式，其中电池只能满足小时级别的储能；抽水蓄能和压缩空气储能可以满足几周的储能；电转气或是制成甲烷、甲醇等，可以满足一个月的储能。德国2035年蓄电的需求，估算为450~9000亿千瓦小时，中国年度电消耗量是德国的11倍左右，那么相应的的蓄电需求在2035年为5000亿至10000亿千瓦时。我国国家发展和改革委员会能源局计划是抽水蓄能的装机规模就将高达3亿千瓦，2060年要超过1.5万亿千瓦小时，装机规模是7.5亿千瓦小时，因此发展大规模地下蓄能技术势在必行。

地下蓄能分为地热蓄能、矿井抽水蓄能、电转气和地下储气库，特点为：

1、储量大，可至数月；

2、安全有效，单位成本低；

3、节约大量的土地资源；

4、有利于地下地面的环境保护。

模式一是地热蓄能。热电联产与风光互补可以直接把多余的风光热转化成热能储存在地热里，实现发电-供热-蓄能一体化增强型地质系统。

模式二是矿井抽水蓄能发电。这种模式不受地形的限制，而且可以同时利用老旧空区的采空区，云南省已经有15亿立方米的采空区。我们保守的估计其中8%的比例用于建造矿井采空区发电，600米以上的采空区的高差，年度需能至少329亿千瓦小时以上，可见其潜力巨大。

模式三是电转气和地下储气库。包含了压缩空气，氢气与二氧化碳合成人造天然气，甲烷储存的媒介是废旧油气田、咸水城和盐穴。压缩空气和天然气的储存已经非常的工业化和标准化。地下储氢首推地下盐穴，因为盐岩具有极低的渗透率、良好的蠕变性能、损伤自我恢复性、可溶于开挖容易、容量大。我国盐岩资源丰富，盐穴分布广泛。其中金坛地区已经有600万立方米盐穴，已经建造了20多个天然气储气库。

针对氢能“制-储-用”一体化建设方案，有三种情景：情景一，电解水制氢，地下盐穴储氢，用于燃料电池。情景二，把电解水制的氢和氧气分别存储，二氧化碳捕集、或单独储氢，可用于氢气或甲烷富氧燃烧发电，或在地面合成甲烷。情形三，地面与二氧化碳合成甲烷或甲醇，储存在盐穴里，用于其发电以外的其他用途。

其中潜力有多大呢？以北德盆地的269个适于建造储气库的地下盐岩结构为例，存储压缩空气：45亿度电的蓄能潜力。储存氢气：1.6万亿度电（355倍压缩空气），德国2020年的用电量才7000多亿度，由此可见氢能在能源领域的巨大优势和潜力。

最后一个模式是利用枯竭油气藏作为大型生化反应器合成甲烷和储存可再生天然气。把氢和二氧化碳生物甲烷化注入到废旧的油气田里，同时反应生成甲烷，可以把它作为一个天然气储蓄库。枯竭油气藏经过改造后具有如下五大功能：大规模利用非纯氢；CCUS；大型生化反应器合成甲烷；大规模储存可再生天然气；实现和发展碳循环经济。

最后总结与展望如下：

1、全球气候变化问题越来越凸显，能源转型与碳中和势在必行。可再生能源和氢能是未来发展的必然趋势。从前瞻性角度出发，我国应全方位加强国际合作，特别是与欧洲和德国的合作，实现开放条件下能源安全与供给。

2、由于可再生能源比重增加，电能的多元转化（Power to X）及大规模地下储存技术将是未来能源领域的两项关键技术。我们提出的基于数字化和人工智能的能源多板块智能耦合系统是未来能源的主要发展方向。

3、未来可持续清洁能源系统中的电能和热能将成为一次性能源，而氢能将是最重要的二次能源，可再生能源被多元转化为其他形式（特别是电转势能，电转氢和甲烷、电转热）并储存到矿井、盐穴、废旧油气田、地热等地下储库中，相比于地上蓄能，地下储库能提供大容量和长周期以及低成本的储能潜力，而且安全有效、价格低廉，能够节约大量土地资源和保护生态环境。

4、我们首次提出的多功能氢能盐穴储库理论和设计方案可有效解决废电利用、电力平衡、氢能（包括合成甲烷）安全高效储存、二氧化碳减排等技术难题。

5、多功能枯竭油气藏具有非纯氢的零（负）排放经济利用的巨大潜力，四川省满足所有选址标准，最适合开展试点研究。

6、中国碳中和技术路线：当前应以提高能效、节能和煤炭的清洁利用为重点；中长期应进一步推动能源多元化，逐步减少燃煤比例，大幅提高天然气等低碳能源和地热、生物、水、风、光能等可再生能源的比重，长远建立可再生能源、天然气、氢能为主体的可持续能源体系和形成绿色循环经济。谢谢大家！‍

（以上内容根据现场发言整理，未经本人审核）

整理/时子 审/老夏 编/angel