建設安全可靠的“地下氫能倉庫”(創新故事)
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氫能來源豐富、低碳清潔、熱值高、可再生,是可以同時滿足資源、環境與可持續發展的新能源。發展氫能,對減少化石能源依賴、提升能源自主能力、降低二氧化碳排放意義重大。然而,氫能的規模化發展長期受制於一個現實瓶頸:大規模儲存成本高、已有存儲方式規模小。
地下鹽穴——即鹽礦開採后留下的地下空間,規模大、密封性好、建設成本低。我國江蘇常州的金壇鹽礦,地下鹽穴已成功儲存了十幾億立方米的天然氣,在能源保供和應急調峰中發揮了不可替代的作用。
但與天然氣不同,氫氣分子直徑更小、擴散性更強,極易發生泄漏。同時,氫氣對金屬、水泥等材料具有腐蝕性。我國廣泛分布的層狀鹽岩,就像一塊“千層餅”,鹽層和泥岩夾層交替重疊,泥岩夾層滲透率偏高、容易漏氣。要在這樣的地質條件下實現安全儲氫,必須研發一套適應我國鹽岩特點的儲氫庫建庫技術體系。
為弄清我國層狀鹽岩是否適合儲存氫氣,我們從地下約1300米深處採集了地層岩心,開展了幾百組氫氣滲流實驗,系統掌握了氫氣在地下鹽層中的滲流規律,形成了儲氫庫精細選址與選層方法,明確了儲氫庫的建設深度與位置,確保氫氣不泄漏、腔體不失穩。針對氫氣對材料和設備的腐蝕難題,我們研發了抗氫脆、氫腐蝕的套管材料,組織力量集中攻關,成功研制出100%國產化的核心裝備。
我們首創了“地表—井筒—腔體”天地空一體化安全監測與預警系統。這套系統如同為鹽穴儲氫庫做實時“體檢”,一旦出現氫氣泄漏、腔體失穩等異常,便第一時間發出報警信息,提醒運維人員快速處置,從根本上保障了儲氫庫的安全運行。
得益於理論、材料與設備的系統突破,今年4月,我們在河南平頂山成功建成了國內第一座鹽穴儲氫庫(見圖,中國科學院武漢岩土力學研究所供圖),儲氫規模達到百萬方級。如今,儲氫庫中儲存著150萬標方氫氣,安全監測系統中氫氣濃度、氣水界面深度、腔體震動等各項數據均顯示正常,工程穩定運行中。
河南平頂山鹽穴儲氫庫,既能消納富余的風光電能,制氫儲能、平抑電網波動,也能為化工、冶金等行業提供綠氫原料,助力產業深度脫碳,未來還將支撐加氫站網絡建設,降低氫能大規模儲運成本。對能源企業而言,這一技術路線的成熟,意味著更多鹽礦資源可轉化為“儲能資產”,帶動相關產業鏈產值提升﹔對國家而言,自主可控的儲氫技術體系,減少了對進口化石能源的依賴,筑牢了能源安全底線。
我始終堅信,科研攻關既要仰望星空,更要立足國情和需求。我們的目標很明確:不僅要建成儲氫庫,更要打造一套自主可控、安全經濟的儲氫技術體系,讓氫能真正走進生產生活。我們將繼續優化鹽穴儲氫技術,推動工程模式向標准化、可復制方向發展,讓更多地下鹽穴成為氫能儲存的“超級倉庫”,為新型能源體系建設和綠色低碳發展注入源源不斷的創新動力。
(作者為中國工程院院士、中國科學院武漢岩土力學研究所研究員,本報記者范昊天採訪整理)
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努力讓氫能成為未來清潔能源體系的重要組成部分,是實現“雙碳”目標的關鍵路徑。氫能產業的規模化發展受制於缺乏安全、經濟的大規模儲存方法。地下儲氫,正是破解這一瓶頸的最佳方案,也是實現可再生能源大規模跨季節儲存、保障能源安全並貫通氫能產業鏈的核心戰略。
地下儲氫,看似只是換個空間“存氣”,實則是要攻克一系列難題。破解“氫脆”是關鍵一仗。“氫脆”是指金屬材料在應力和氫的共同作用下,其塑性和韌性顯著下降,從而在內部產生微小裂紋。這種現象一旦發生,儲氫材料就可能斷裂,導致漏氣等安全隱患。由楊春和院士擔任首席科學家的項目團隊成功研發出一種新型高強度抗氫金屬復合材料,用於岩洞儲氫的密封內襯。同時,從氫泄漏實時監測到風險預警,多項技術保駕護航,助力深地氫能儲輸體系建設。
從我國首個岩洞儲氫科研中試項目的建設,到國內首座鹽穴儲氫庫的投運,我國科研團隊正以“鑽深岩、破瓶頸”的韌勁,探索出我國地下儲氫的多元路徑,為氫能規模化發展筑牢安全根基,為我國能源自主保障與綠色低碳發展注入硬核能量。
(本報記者范昊天整理)
《 人民日報 》( 2026年08月03日 06 版)
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