近日，记者通过中储国能了解到，其在河南信阳打造的300MW先进压缩空气储能国家示范电站地下储气库开挖已顺利完成50%，这标志着我国首个30万方量级大型储气建设取得了重要阶段性进展。
说起30万方的地下储气库，大家可能没有概念。但如果换算一下，它相当于130个奥运会标准泳池注满水的体积，你定会和我一样，感到惊讶。
那为什么要建造如此规模的地下储气库，它对压缩空气储能又意味着什么呢？
可以毫不夸张地说，地下储气库在压缩空气储能系统中，扮演着核心基础设施的角色，它决定着储气量、系统效率以及安全性、稳定性等重要因素。因此，它也是发展长时大规模压缩空气储能的关键技术之一，一直备受业界关注。
信阳地下储气库，30万方“内藏乾坤”
河南信阳300MW先进压缩空气储能国家示范电站，是国家新型储能试点示范项目，并成功入选国家能源局第四批能源领域首台（套）重大技术装备。建成后，预计发电量可达4.2亿度/年，能有效提高当地电力系统的效率、经济性和可靠性，在压缩空气储能领域，具有技术开创性及重大示范意义。
信阳项目部负责人向记者透露，该电站地下储气库采用了“高效自流排水系统”和“突破性超大洞径”等独特设计。
高效自流排水系统显奇功
他进一步解释说：地下储气库因地质原因引发积水，一直是困扰储气库安全及施工效率的关键技术难题之一。这次，技术人员开创性设计的高效自流排水系统，通过合理设计储气库的纵坡度、降低储气库内部水位，从根本上解决了这一技术难题，显著提升了系统的长期安全性和运行稳定性，为复杂地质条件下的储气库排水系统建设提供了全新解决方案。
降本增效，国内首个15米超大洞径设计
信阳项目还有一大亮点——国内首次突破性开展15米超大洞径设计，这一创新设计使储气库的有效容积提升到30万立方米，相较以往最大设计，规模提升了300%。在确保结构稳定性同时，为300MW级大规模储气系统提供了充足空间支撑，大幅提升了单位硐室储能密度和工程经济性。洞径扩大了50%，经简单测算，仅此一项，成本降低2亿元，真正做到了安全、高效、经济三驾马车并驾齐驱。
首创水平进洞施工，完美解决地质难题
水平进洞施工相较于传统的垂直进洞，有效降低施工周期、降低成本、减少风险，并在地质条件复杂时提供更灵活的洞身选择。
水平进洞技术可沿着岩层走向或稳定地层延伸，灵活避开断层，有效解决涌水带等不良地质问题。与垂直竖井相比，能更精准地选择岩层完整性好、抗压强度高的地岩层作为洞身主体，减少深部地质突变带来的施工风险，在环境影响和经济性方面也更有优势。
平江地下储气库，突破创新之端
河南信阳300MW先进压缩空气储能国家示范电站地下储气库的设计，只是中储国能近年在压缩空气储能技术及工程应用方面努力的一个缩影。
如果回溯这段创新探索之路，每一项工程都闪烁着珍珠般的光彩，串联起来就是中储国能、我国乃至世界压缩空气储能地下储气库的璀璨珠链。回顾这个开端，则需倒回到2018年——中储国能的企业元年，也是由中国科学院工程热物理研究所参与到电建中南院湖南平江浅埋地下储气实验库的实验工作，这是国内首个针对压缩空气储能的硬岩浅埋储气实验库。
探索路上不停歇，张北国际首个百兆瓦项目迎来新突破
自2018年起，张北国际首套100MW先进压缩空气储能国家示范电站的相关课题研究及项目建设在张家口启动。地下储气库的建设是全球首个面向百兆瓦级储能系统的地下人工硐室，也是全球首个10万方量级地下储气库。
张北项目是世界新型压缩空气储能迈向百兆瓦级工程的里程碑，它极大推动了新型储能产业化、工程化的步伐，为长时大规模储能再添利器。电站建设获得国家发改委国家可再生能源示范区重大项目等项目支持，入选国家能源领域首台（套）重大技术装备、京津冀绿色低碳技术典型案例，意义非凡。
多种技术手段并用，解决软弱夹层复杂地质难题
采用地下人工硐室，使压缩空气储能选址更灵活，能更好地配合风光发电基地，但我国幅员辽阔，复杂多变的地质条件，也为地下储气库开挖带来了各式各样的挑战。
张北项目所处的玄武岩，含有软弱夹层的复杂地质，包括岩层破碎带和节理密集带，这对施工安全、储气库稳定性带来了极大挑战。技术人员创造性采用了系统锚喷支护、超前锚杆等手段，解决了岩层系列问题，还采用超前地质预报、混凝土置换等技术提高了硐室开挖的安全性，以及围岩在长期高压空气循环荷载下的稳定性，为压缩空气储能在复杂地质条件下建设地下储气库，积累了宝贵的第一手资料。
独特的密封层技术确保安全高效运行
中储国能首次在张北项目储气库采用高强钢，有效解决了储气库运行期间的高气压安全稳定运行和密封性问题，同时解决了运行及检修期较高水头的外水压力问题，有力保障了地下储气库在复杂地质条件下的安全与高效运行。
因地制宜的排水技术方案
就像天气难以准确预测一样，地质状况也很难通过事前勘测了如指掌。在解决地质渗水、漏水问题方面，技术人员在实践中设计并总结出了一套专业的防渗、排水技术方案，这套方案遵循“先堵后排，堵排结合”的原则，解决了地下水对施工安全的影响。
突破软岩限制，夯实中宁地下储气库示范作用
2023年10月，大唐中宁100MW先进压缩空气储能国家示范电站开工建设。它是国家发改委专项基金支持项目，在科研创新、装备研制、工程建设等方面，具有示范、引领作用。其建成后预计发电量达1.2亿度/年，为宁夏建设国家新能源综合示范区提供重要支撑。
打造国内首个软岩全人工硐室地下储气库
西北是我国风光能源的集中地，西电东送是我国能源的一大战略，因此西部地区的长时大规模储能，成为业界普遍关注的焦点。而解决西部地区软岩地质的限制，能极大释放新型压缩空气储能在长时大规模储能领域的潜力，对产业以及国家战略发展都具有重大意义。
传统储气库建设多选择盐岩或硬岩等特殊地质，这严重限制了储能电站的选址范围。而大唐中宁项目通过多种创新设计，解决了这一严重制约压缩空气储能适用范围的限制，打造了国内首个软岩地层的全人工硐室地下储气库。
首创国内环形储气库结构设计
技术人员在中宁项目中，首次创新性采用了环形地下硐室结构，通过闭合回路设计显著提升了围岩应力分散效率，实现了在软岩中稳定构建大容积储气空间的技术突破，大幅提高了地下空间的利用率，为我国软岩分布区域的储能电站灵活选址，提供了更多可能。
独特的进洞、密封设计
在大唐中宁项目，技术人员一改传统竖井进洞方式，将竖井与斜井巧妙结合，有效提高了施工效率，使之更加方便通风、排水，同时减少了硐室出渣、钢衬组拼等工序的干扰，提高了施工效率和效果。
在密封层设计方面，考虑到软岩地层容易产生变形的问题，科研人员采用了复合设计，即在采用柔性材料应对变形问题的同时，也借助刚性材料提供稳定支撑，保障150米深处的高压空气得到安全的储存，以及系统的密封性和安全性。
首创多环形阵列设计 江西铅山项目建设再升级
江西铅山300MW先进压缩空气储能国家示范电站，是国家新型储能及能源领域的重点项目、入选“新型储能试点示范项目名单”、国家第四批能源领域首台套重大技术装备。
从单环形到多环形 释放压缩空气储能无限可能
在大唐中宁项目地下储气库“环形列阵”设计的基础上，江西铅山项目又实现了新的突破、升级，首次采用了“多环形列阵”设计。
在保证储气库稳定性的同时，该设计可实现多条储气库独立运行的功能，可灵活梯次投运，从容应对多种复杂地质状况，同时提高了项目施工、运行效率，为压缩空气储能在更复杂、多元的地质条件下应用，提供了充足的技术支撑。
首次在压缩空气储能地下储气库采用数字孪生技术
出于对压缩空气储能电站“数智化”管理需求的不断提升，2024年，中储国能率先在国内压缩空气储能地下储气库采用了“大规模储能与监测自动化管理体系设计”，以提高管理的精细化、智能化水平，不断提高电站管理水准。
多项重大工程 磨砺强悍地下储气库建设实力
我们可以看到，2018年中储国能成立之初，就是伴随着我国首个压缩空气储能浅埋地下储气实验库——平江储气库，一路走来的。
历经张北国际首座100MW、大唐中宁100MW、河南信阳300MW、江西铅山300MW等多座先进压缩空气储能电站的不断优化，中储国能针对不同地域、地质条件下开展大量级地下储气库总结出一整套适用于不同工程条件的解决方案，在压缩空气储能系统研发、核心装备研制及系统集成方面的突出优势之上，又掌握了地下储气库的核心竞争力，为未来持续在压缩空气储能产业做大做强，奠定了坚实基础。
创新永不停歇，中储国能总经理纪律向记者表示，压缩空气储能是一个系统工程，每一处都需要精细打磨、不断迭代升级，未来企业还将继续在地下储气库领域加强科研投入，积极参与国家、行业标准制定，为压缩空气储能及其他相关领域，提供富有价值的技术、工程服务。