“一旦發(fā)生戰(zhàn)事，地面上的儲氣罐容易受到空中打擊，有了地下儲氣庫，對方就打不著了！院士爺爺，我說得對嗎？”
不久前的一次院士進校園科普活動中，面對青少年的提問，中國工程院院士、中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所研究員楊春和欣慰地點點頭說：“你說得很對。不過，地下儲能的意義還不止于此。”
為何藏“能”于地下？
能源安全是國家安全的重要組成部分。保證能源安全必須高度重視儲能安全。儲能的方式有很多，深地儲能是非常重要的一種。
20多年來，楊春和始終專注于做一件事——開展地下鹽穴儲能研究。
“即便是在和平環(huán)境中，我們也需要把能源‘藏’在地下！”楊春和說，我國當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)和能源儲存現(xiàn)狀，決定了我們必須向地下要空間，開展地下儲能。
他曾在多個場合介紹，“深地鹽穴儲能”是地下儲能的重要方式之一，是指利用鹽礦開采后留下的采空區(qū)，或者在地下鹽巖中溶出一個巨大的“天然溶洞”，將石油、天然氣、氫氣、氦氣及二氧化碳等能源物質(zhì)儲存其中，具有儲量大、成本低、密封好、使用壽命長等優(yōu)點。
我國是能源消費大國，加快非化石清潔能源的利用，是我國能源結(jié)構(gòu)升級轉(zhuǎn)型和“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)的重大戰(zhàn)略需求。然而，由于風(fēng)能和太陽能等能源具有典型的地域性且不能連續(xù)穩(wěn)定供給，因此需要將產(chǎn)生的電能儲存起來才能進行充分利用。
怎么儲存？科學(xué)家想了許多辦法，包括抽水蓄能、壓氣蓄能、氫儲能、液流電池儲能等。無論采取哪種辦法，都需要較大的儲存空間。具有體積大、可承受高壓等優(yōu)點的深部地下空間就成了儲能的理想場所。
利用深部地下空間存儲石油能夠規(guī)避經(jīng)濟性差、安全性低、占地面積大等利用地面儲罐儲油方式的缺點，進一步保障石油的安全供給；加快地下儲氣庫建設(shè)也能夠保證長輸管道天然氣平穩(wěn)供給，避免大規(guī)模“氣荒”發(fā)生。
豈可落后于人？
1999年，獲得美國內(nèi)華達大學(xué)地質(zhì)工程博士學(xué)位后，楊春和回國，進入中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所工作，成為該所第一位海歸博士。
當(dāng)時，在美國的石油戰(zhàn)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(dǎo)地位。彼時，我國連一座鹽穴儲備庫都沒有。
“回國后，我發(fā)現(xiàn)我國從事這方面研究的人寥寥無幾。”楊春和說，他在很多場合呼吁重視地下儲能，當(dāng)時中國一些有識之士也逐漸意識到油氣戰(zhàn)略儲能的重要性，一些大型能源企業(yè)提出類似需求，只是苦于國內(nèi)相關(guān)工程一片空白，沒有技術(shù)、沒有人才，更沒有成熟的經(jīng)驗可循。
國家需求、產(chǎn)業(yè)需求就是科學(xué)家的研究方向！楊春和決心做“第一個吃螃蟹的人”。
“利用我國鹽礦開采后遺留的采空區(qū)，儲存天然氣。”他第一次公開提出這個設(shè)想時，業(yè)界一片嘩然，反對之聲不絕于耳。
有的人認為，中國地質(zhì)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，無法完成這方面的工程建設(shè)——我國鹽層屬于層狀結(jié)構(gòu)，鹽層厚度小、不溶夾層多，地質(zhì)條件的復(fù)雜程度超乎想象。歐美等發(fā)達經(jīng)濟體的專家們遇到類似地質(zhì)條件，大多直接放棄建庫。
還有的專家從安全角度出發(fā)，擔(dān)心地下儲氣庫發(fā)生泄漏、坍塌甚至爆炸等重大安全事故。
面對質(zhì)疑，楊春和沒有過多辯解。他帶著設(shè)備、行李，帶領(lǐng)團隊深入多個省份開展現(xiàn)場調(diào)查，江蘇金壇、湖北潛江、河南平頂山……幅員遼闊的中國版圖上，幾乎所有能用于儲備油氣的鹽巖地下空間，都留下了楊春和團隊的足跡。
通過對大量鹽巖樣本逐個反復(fù)試驗比對、精密計算，經(jīng)過近2000組試驗后，他和團隊成員最終得出一個結(jié)論：中國鹽穴的穩(wěn)定性及密封性，對于地下油氣儲備而言完全可靠，具有安全性和適用性。
“辦法總比困難多。外國人能干的事，中國人一樣能干成；外國人認為不好辦的事，中國人付出更多心血和智慧未必不能干成！鹽穴儲氣庫的關(guān)鍵技術(shù)要掌握在我們自己手中，要建設(shè)我們國家自己的儲氣庫。”楊春和帶領(lǐng)團隊用科學(xué)數(shù)據(jù)證明了中國鹽穴對于地下油氣儲備來說完全可靠。
2003年，我國西氣東輸工程需要建設(shè)配套儲氣庫，楊春和團隊的理論創(chuàng)新終于有了應(yīng)用機會。他建議第一座鹽穴儲氣庫選址在江蘇金壇，利用金壇鹽礦開采后留下的溶腔建庫，可節(jié)約建設(shè)成本1.25億元，節(jié)省建庫時間5年。極具可操作性的專業(yè)意見獲得了有關(guān)部門和單位的支持。
2007年，江蘇金壇儲氣庫正式投產(chǎn)注氣，成為我國乃至亞洲首座地下鹽穴儲氣庫。截至2024年1月19日，“中國鹽穴儲氣第一庫”累計采氣量突破50億立方米，可滿足長三角地區(qū)1600萬戶家庭調(diào)峰期的燃氣需求。這背后，凝聚著楊春和的大量心血。
2015年，金壇儲氣庫發(fā)現(xiàn)微滲層，出現(xiàn)氣體漏失問題。楊春和臨危受命，開展技術(shù)攻關(guān)。
經(jīng)過反復(fù)分析和研判，他和團隊提出一種全新技術(shù)——利用鹽巖重結(jié)晶對儲氣庫進行封堵，并迅速開展金壇儲氣庫關(guān)鍵微滲層的重結(jié)晶課題研究。最終，微滲層封堵難題被成功解決。
“不僅要讓鹽穴儲氣庫在中國落地生根，還要四面開花、結(jié)果。”令楊春和頗為自豪的是，20多年來，他帶領(lǐng)團隊陸續(xù)參與了近10座鹽穴儲氣庫建設(shè)的技術(shù)攻關(guān)，為我國西氣東輸一線、二線以及川氣東送工程提供了重要保障。目前，我國90%以上的地下儲氣庫都由該團隊提供技術(shù)支撐。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前，我國的地下儲能在世界上處于什么水平？
楊春和坦言，中國和歐美發(fā)達國家都在做研究，美國、德國起步比我們早幾十年，一度遠遠領(lǐng)先于我們�，F(xiàn)在，我們在技術(shù)上和它們基本處于同一水平線。乍一看，大家在“并跑”，但事實上，我國的地質(zhì)環(huán)境比它們要復(fù)雜得多，需要解決的問題的難度也大得多。
他直言，西方地質(zhì)工程領(lǐng)域的科學(xué)家不曾遇到中國這樣復(fù)雜的地質(zhì)條件，因此他們的技術(shù)路線無法解決中國的問題。相反，中國科學(xué)家不僅能夠應(yīng)對國內(nèi)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，而且可以相當(dāng)輕松地解決西方國家地下建庫的技術(shù)問題。因此，西方國家的技術(shù)水平和中國不在同一個層級上。
未來如何布局？
“我國地下儲氣庫‘從0到1’任務(wù)已經(jīng)完成，現(xiàn)在我們要對地層進行分類，搞清楚哪些地方適合儲備哪種能源。”除了儲油、儲氣外，近幾年，楊春和還把目光瞄準(zhǔn)了儲氫、儲氦。
氫能具有來源廣、熱值高、無污染、應(yīng)用場景豐富等優(yōu)點，有效利用氫能是實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。楊春和認為，大規(guī)模儲氫是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
他多次建議湖北省依托省內(nèi)一些地區(qū)豐富的鹽礦資源，建設(shè)規(guī)模化氫能儲備項目，打造我國中部儲能基地。在他的奔走呼吁下，曾以礦產(chǎn)資源開采而聞名的湖北大冶市在全國率先開展地下儲氫實踐。
2023年3月，大冶市礦區(qū)綠電綠氫制儲加用一體化氫能礦場綜合建設(shè)項目正式開工。這是我國首個巖穴儲氫技術(shù)的科研攻關(guān)項目，建成后，將成為全世界第二個洞穴儲氫項目。
“地下空間是座寶庫，按照我們的技術(shù)路線建設(shè)，未來合適的地層可以儲油、儲氫、儲氦，實現(xiàn)多場景、多元素綜合應(yīng)用。”楊春和說。
楊春和希望，該項目的開展和技術(shù)瓶頸的突破，能為氫能規(guī)�；踩珒Υ嫣峁┘夹g(shù)保障，為全國深地巖洞儲氫研發(fā)人員提供聯(lián)合試驗基地，為在全國范圍內(nèi)推廣大規(guī)模儲氫提供技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)�！�
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2024年6月刊 封面)