氢能作为清洁低碳、热值高且可再生的新型能源,在助力资源可持续利用、减少对化石能源依赖以及降低碳排放方面发挥着关键作用。然而,长期以来,氢能的大规模发展面临着一个棘手难题:大规模储存成本高昂,现有的存储方式规模有限,难以满足实际需求。
地下盐穴为解决这一难题带来了新的希望。地下盐穴是盐矿开采后遗留下来的地下空间,具有规模大、密封性好、建设成本低等显著优势。在我国江苏常州的金坛盐矿,地下盐穴已成功储存了十几亿立方米的天然气,在能源供应保障和应对突发情况时发挥了不可替代的作用。
不过,氢气与天然气特性不同。氢气分子直径更小、扩散性更强,极易发生泄漏。而且,氢气对金属、水泥等材料具有腐蚀性。我国广泛分布的层状盐岩,盐层和泥岩夹层交替重叠,如同“千层饼”,泥岩夹层渗透率偏高,容易出现漏气情况。要在这样的地质条件下安全储存氢气,必须研发一套适合我国盐岩特点的储氢库建库技术体系。
为了搞清楚我国层状盐岩是否适合储存氢气,科研团队从地下约1300米深处采集地层岩心,开展了数百组氢气渗流实验。通过这些实验,系统掌握了氢气在地下盐层中的渗流规律,形成了储氢库精细选址与选层方法,明确了储氢库的建设深度与位置,确保氢气不会泄漏、腔体保持稳定。针对氢气对材料和设备的腐蚀问题,科研团队研发了抗氢脆、氢腐蚀的套管材料,并集中力量攻关,成功研制出100%国产化的核心装备。
在安全监测方面,科研团队首创了“地表—井筒—腔体”天地空一体化安全监测与预警系统。这套系统能够实时为盐穴储氢库进行“体检”,一旦出现氢气泄漏、腔体失稳等异常情况,便会第一时间发出报警信息,提醒运维人员迅速处理,从根本上保障了储氢库的安全运行。
得益于理论、材料与设备等方面的系统突破,我国在河南平顶山成功建成了国内第一座盐穴储氢库,储氢规模达到百万方级。目前,储氢库中储存着150万标方氢气,安全监测系统显示氢气浓度、气水界面深度、腔体震动等各项数据均正常,工程运行稳定。
河南平顶山盐穴储氢库具有多重功能。它既能消纳富余的风光电能,通过制氢储能来平抑电网波动,也能为化工、冶金等行业提供绿氢原料,助力产业深度脱碳。未来,它还将支撑加氢站网络建设,降低氢能大规模储运成本。对于能源企业来说,这一技术路线的成熟意味着更多盐矿资源可以转化为“储能资产”,带动相关产业链产值提升。对于国家而言,自主可控的储氢技术体系减少了对进口化石能源的依赖,筑牢了能源安全底线。
地下储氢并非简单的换个空间储存气体,而是需要攻克一系列难题。其中,破解“氢脆”问题是关键。“氢脆”是指金属材料在应力和氢的共同作用下,塑性和韧性显著下降,在内部产生微小裂纹,一旦发生,储氢材料就可能断裂,导致漏气等安全隐患。科研团队成功研发出一种新型高强度抗氢金属复合材料,用于岩洞储氢的密封内衬。同时,从氢泄漏实时监测到风险预警,多项技术协同发力,助力深地氢能储输体系建设。
从我国首个岩洞储氢科研中试项目的建设,到国内首座盐穴储氢库的投运,我国科研团队以坚韧不拔的精神,探索出我国地下储氢的多元路径,为氢能规模化发展筑牢安全根基,为我国能源自主保障与绿色低碳发展注入强大动力。












