杨春和：大地深处，筑造储能“宝库”

杨春和

■本报记者 李思辉

“一旦发生战事，地面上的储气罐容易受到空中打击，有了地下储气库，对方就打不着了！院士爷爷，我说得对吗？”

不久前的一次院士进校园科普活动中，面对青少年的提问，中国工程院院士、中国科学院武汉岩土力学研究所研究员杨春和欣慰地点点头说：“你说得很对。不过，地下储能的意义还不止于此。”

为何藏“能”于地下？

能源安全是国家安全的重要组成部分。保证能源安全必须高度重视储能安全。储能的方式有很多，深地储能是非常重要的一种。

20多年来，杨春和始终专注于做一件事——开展地下盐穴储能研究。

“即便是在和平环境中，我们也需要把能源‘藏’在地下！”杨春和说，我国当前的能源结构和能源储存现状，决定了我们必须向地下要空间，开展地下储能。

他曾在多个场合介绍，“深地盐穴储能”是地下储能的重要方式之一，是指利用盐矿开采后留下的采空区，或者在地下盐岩中溶出一个巨大的“天然溶洞”，将石油、天然气、氢气、氦气及二氧化碳等能源物质储存其中，具有储量大、成本低、密封好、使用寿命长等优点。

我国是能源消费大国，加快非化石清洁能源的利用，是我国能源结构升级转型和“双碳”目标实现的重大战略需求。然而，由于风能和太阳能等能源具有典型的地域性且不能连续稳定供给，因此需要将产生的电能储存起来才能进行充分利用。

怎么储存？科学家想了许多办法，包括抽水蓄能、压气蓄能、氢储能、液流电池储能等。无论采取哪种办法，都需要较大的储存空间。具有体积大、可承受高压等优点的深部地下空间就成了储能的理想场所。

利用深部地下空间存储石油能够规避经济性差、安全性低、占地面积大等利用地面储罐储油方式的缺点，进一步保障石油的安全供给；加快地下储气库建设也能够保证长输管道天然气平稳供给，避免大规模“气荒”发生。

岂可落后于人？

1999年，获得美国内华达大学地质工程博士学位后，杨春和回国，进入中国科学院武汉岩土力学研究所工作，成为该所第一位海归博士。

当时，在美国的石油战略储备库中，共有盐穴60余口，石油储存能力超过7亿桶。这些石油储存量不仅保证了美国的能源安全，也奠定了美国在国际油价定价中的主导地位。彼时，我国连一座盐穴储备库都没有。

“回国后，我发现我国从事这方面研究的人寥寥无几。”杨春和说，他在很多场合呼吁重视地下储能，当时中国一些有识之士也逐渐意识到油气战略储能的重要性，一些大型能源企业提出类似需求，只是苦于国内相关工程一片空白，没有技术，没有人才，更没有成熟的经验可循。

国家需求、产业需求就是科学家的研究方向！杨春和决心做“第一个吃螃蟹的人”。

“利用我国盐矿开采后遗留的采空区，储存天然气。”他第一次公开提出这个设想时，业界一片哗然，反对之声不绝于耳。

有的人认为，中国地质结构极其复杂，无法完成这方面的工程建设——我国盐层属于层状结构，盐层厚度小、不溶夹层多，地质条件的复杂程度超乎想象。欧美等发达经济体的专家们遇到类似地质条件，大多直接放弃建库。

还有的专家从安全角度出发，担心地下储气库发生泄漏、坍塌甚至爆炸等重大安全事故。

面对质疑，杨春和没有过多辩解。他带着设备、行李，带领团队深入多个省份开展现场调查，江苏金坛、湖北潜江、河南平顶山……幅员辽阔的中国版图上，几乎所有能用于储备油气的盐岩地下空间，都留下了杨春和团队的足迹。

通过对大量盐岩样本逐个反复试验比对、精密计算，经过近2000组试验后，他和团队成员最终得出一个结论：中国盐穴的稳定性及密封性，对于地下油气储备而言完全可靠，具有安全性和适用性。

“办法总比困难多。外国人能干的事，中国人一样能干成；外国人认为不好办的事，中国人付出更多心血和智慧未必不能干成！盐穴储气库的关键技术要掌握在我们自己手中，要建设我们国家自己的储气库。”杨春和带领团队用科学数据证明了中国盐穴对于地下油气储备来说完全可靠。

2003年，我国西气东输工程需要建设配套储气库，杨春和团队的理论创新终于有了应用机会。他建议第一座盐穴储气库选址在江苏金坛，利用金坛盐矿开采后留下的溶腔建库，可节约建设成本1.25亿元，节省建库时间5年。极具可操作性的专业意见获得了有关部门和单位的支持。

2007年，江苏金坛储气库正式投产注气，成为我国乃至亚洲首座地下盐穴储气库。截至2024年1月19日，“中国盐穴储气第一库”累计采气量突破50亿立方米，可满足长三角地区1600万户家庭调峰期的燃气需求。这背后，凝聚着杨春和的大量心血。

2015年，金坛储气库发现微渗层，出现气体漏失问题。杨春和临危受命，开展技术攻关。

经过反复分析和研判，他和团队提出一种全新技术——利用盐岩重结晶对储气库进行封堵，并迅速开展金坛储气库关键微渗层的重结晶课题研究。最终，微渗层封堵难题被成功解决。

“不仅要让盐穴储气库在中国落地生根，还要四面开花、结果。”令杨春和颇为自豪的是，20多年来，他带领团队陆续参与了近10座盐穴储气库建设的技术攻关，为我国西气东输一线、二线以及川气东送工程提供了重要保障。目前，我国90%以上的地下储气库都由该团队提供技术支撑。

经过几十年的发展，目前，我国的地下储能在世界上处于什么水平？

杨春和坦言，中国和欧美发达国家都在做研究，美国、德国起步比我们早几十年，一度远远领先于我们。现在，我们在技术上和它们基本处于同一水平线。乍一看，大家在“并跑”，但事实上，我国的地质环境比它们要复杂得多，需要解决的问题的难度也大得多。

他直言，西方地质工程领域的科学家不曾遇到中国这样复杂的地质条件，因此他们的技术路线无法解决中国的问题。相反，中国科学家不仅能够应对国内复杂的地质环境，而且可以相当轻松地解决西方国家地下建库的技术问题。因此，西方国家的技术水平和中国不在同一个层级上。

未来如何布局？

“我国地下储气库‘从0到1’任务已经完成，现在我们要对地层进行分类，搞清楚哪些地方适合储备哪种能源。”除了储油、储气外，近几年，杨春和还把目光瞄准了储氢、储氦。

氢能具有来源广、热值高、无污染、应用场景丰富等优点，有效利用氢能是解决能源可持续发展的有效途径。杨春和认为，大规模储氢是氢能产业发展的关键环节。

他多次建议湖北省依托省内一些地区丰富的盐矿资源，建设规模化氢能储备项目，打造我国中部储能基地。在他的奔走呼吁下，曾以矿产资源开采而闻名的湖北大冶市在全国率先开展地下储氢实践。

2023年3月，大冶市“矿区绿电绿氢制储加用一体化氢能矿场综合建设项目”正式开工。这是我国首个岩穴储氢技术的科研攻关项目，建成后，将成为全世界第二个洞穴储氢项目。

“地下空间是座宝库，按照我们的技术路线建设，未来合适的地层可以储油、储氢、储氦，实现多场景、多元素综合应用。”杨春和说。

杨春和希望，该项目的开展和技术瓶颈的突破，能为氢能规模化、安全储存提供技术保障，为全国深地岩洞储氢研发人员提供联合试验基地，为在全国范围内推广大规模储氢提供技术和标准。