1.2 深部地下储能领域规划布局

1.2.1 主要国家科技战略与计划

1.2.1.1 美国

美国重视地下空间在储油、储气、储氢与储氦等方面的全方位应用。自1962年12月起，美国禁止氦出口，并将过剩的氦存储于国家地下氦储库（枯竭气田） ^[134] 。1973年，中东国家实施石油禁运导致全球油价飙升后，美国政界人士首次提出了石油储备的想法。美国国会在1975年通过了《能源政策与保护法案》，确立了战略石油储备，以防出现重大供应问题。美国先后建成了5个盐穴储油库，共有60个盐穴用于战略石油储备，每个盐穴都是直径约为200英尺、高约2550英尺的圆柱体。

2017年9月，美国能源部宣布资助1970万美元用于强化其下辖的国家实验室与私营企业在能源创新领域的合作，由劳伦斯利佛莫尔国家实验室牵头的压缩空气储能技术和岩石储热技术研究得到资助。

2018年，美国国家科学院发布了《美国地质调查局能源资源计划的未来方向》 ^[135] 。针对美国地质调查局的能源资源计划，确定了美国及世界面临的能源资源挑战，提出未来10～15年内能源资源的开发和研究方法，以有效应对这些挑战，并更好地为美国地质调查局能源研究重点和美国政府的能源需求及优先事项提供信息。指出适应波动性电源（如风能和太阳能）及相关能源存储技术是未来10～15年内面临的主要挑战之一。地下存储包括用于地质构造中的压缩空气储能、抽水蓄能、储气和蓄热，必须对地下储层进行表征，了解如何存储资源、存储的影响因素及如何提取存储的资源。

2020年8月，美国能源部化石能源办公室发布氢经济战略，以促进和扩大国内氢能源经济，大型的现场和地质储氢是其研发项目的重要组成部分。同年11月，美国能源部发布《氢能计划发展规划》，提出了未来十年及更长时期内氢能研究、开发和示范的总体战略框架。储氢作为关键技术领域研发及示范的重点项目被提及，该领域的技术需求和挑战为：开发大规模储氢设施，包括现场大量应急供应和地质储氢。《氢能计划发展规划》基于近年来的氢能关键技术的成熟度和预期需求，提出了近、中、长期技术开发选项，地质储氢（如洞穴、枯竭油气藏储氢）为中期技术开发选项。其中，地质储氢的识别、评估和论证被列为关键技术领域研发及示范重点。同年12月，美国能源部发布了储能大挑战路线图（Energy Storage Grand Challenge Roadmap），这是美国能源部针对储能的首个综合性战略，旨在加速下一代储能技术的开发、商业化和应用，维持美国在储能领域的全球领导地位，到2030年开发并在国内制造能够满足美国所有时长需求的储能技术，预计到2050年美国将需要1000GW的储能来支持可再生能源的利用。该路线图包含“三大课题”和“五大路径”，并列举了储能的“三个技术方向”，其中，氢储能（HES）和地下热能存储作为重要的储能技术被提及。

2021年1月15日，美国能源部发布项目招标文件，提出将投入1.6亿美元支持改造美国化石燃料和发电基础设施，开发基于化石燃料的氢生产、运输、存储和应用相关技术，以推进实现净零排放。其中，一个重点关注的技术主题是：开发先进技术以提高地下储氢经济性和效率、安全性、完整性等性能。

2022年3月，初创公司Green Hydrogen International宣布实施大规模盐穴储氢枢纽计划，将在美国得克萨斯州南部开发世界上最大的绿氢生产和存储中心——“氢城”，“氢城”以位于杜瓦尔县Piedras Pintas盐丘的储氢设施为中心，通过管道连接至科珀斯克里斯蒂和布朗斯维尔。其中，盐丘存储是该计划的关键要素，将在Piedras Pintas盐丘建立50多个盐穴，提供高达6TWh的能量存储。

2022年7月，美国领先的地下存储和地面设施建造商WSP USA公司获得了清洁能源存储基础设施的合同，建造绿色氢生产和存储设施。WSP USA将负责犹他州ACES Delta地区两个大型盐丘的开发。盐丘建成后，将提供100%的清洁能源季节性存储能力，对于未来美国西部电网的脱碳至关重要。

1.2.1.2 欧盟

欧盟委员会认为，到2050年，氢在欧洲能源结构中的比重将由2019年的不到2%上升到13%～14%。为此，欧盟积极部署地下储氢项目计划，促进能源结构转型。欧洲HyUnder储氢项目在德国、英国、法国、荷兰、罗马尼亚和西班牙等国范围内评估了地下盐穴长期储氢的潜力。奥地利SUN.STORAGE项目调查和分析了加氢对天然气储库的影响。阿根廷期望通过风电场产生的电能转化为氢气，并注入地下枯竭油气田来存储氢气。波兰评估了盐类矿床对氢气存储的适宜性。德国于利希能源与气候研究所（IEK-3）的研究表明，欧洲具有在层状盐岩盐层和盐丘中存储84.8PWh氢气的技术潜力，这些盐洞大部分集中在北欧的近海和陆上位置，德国占最大份额，其次是荷兰、英国、挪威、丹麦和波兰 ^[136] 。

早在2003年欧盟就制定了“欧盟氢能和燃料电池发展路线图”。HyPSTER （Hydrogen Pilot Storage for large Ecosystem Replication）是首个由欧盟支持的在盐穴中进行工业规模的绿色储氢项目。该项目总预算为1300万欧元，2021年年初获得燃料电池与氢能联合行动计划500万欧元的补贴。该项目将首先进行地下盐穴和地表工程研究，然后在实际条件下开展试验研究。该项目的目标是以工业规模测试盐穴中绿氢的生产和存储，以及该方法在欧洲其他地点技术与经济上的可复制性，以支持欧洲氢经济的发展。

2019年2月，欧盟委员会宣布成立创新基金，计划于2020—2030年间投入100余亿欧元，重点关注CCS、可再生能源、储能和能源密集型行业领域，储能领域主要包括压缩空气储能和液态空气储能相关的产品创新，如区块链技术和人工智能。

2020年1月，欧盟“燃料电池与氢能联合行动计划”（FCH-JU）发布招标公告，计划投入9300万欧元支持氢能和燃料电池领域24个技术主题的研究。包括：枯竭气藏和其他地质储层中可再生氢气的存储，研究在枯竭气田和其他类型地质储层中大规模存储可再生氢气的可行性，并对地下存储可再生氢气进行技术经济评估；小型盐穴中可再生氢气存储的循环测试，研究利用盐穴进行氢气循环存储的可行性，进行中试规模的示范。

1.2.1.3 英国

2017年，英国发布《现代工业战略》，将储能确定为英国成为全球领导者的8项技术之一。英国地质调查局强调了地质学在支持英国长期能源转型中的重要性，地热能、CCUS（碳捕集、利用与封存）、地下储氢和储热是英国实现净零排放的4项技术。

2021年7月15日，SSE的子公司英国SSE Thermal和挪威石油和天然气公司Equinor 表示，计划在东约克郡海岸的Aldbrough储气库开发英国最大的储氢站点之一。该站点将于2028年完成，预计容量至少为320GWh。Aldbrough储气库由9个地下盐穴组成，可以存储1.95亿m ³ 的天然气，Aldbrough储氢站点将转换4个储气盐穴用于储氢，每个盐穴容量为80GWh。考虑到该站点的容量，未来可能需要建造更多的储氢盐穴，若9个盐穴全部改造，则容量可达720GWh。同年8月，英国发布首个国家氢能战略，盐穴储氢作为氢气储运方案被提及。

为了支持地下储能技术的有效应用，英国地质调查局围绕盐穴的可循环使用性和安全性开展了实验研究，以量化层状岩盐的变形并检查砂岩特性对氢气的响应。英国地质调查局还将在英国Geoenergy天文台使用专门设计用于量化Permo-Triassic砂岩不同沉积相热响应的钻孔阵列，以了解砂岩的热响应并确定其作为地下储热库的适用性，具体将开展以下研究：①明确可用洞穴的发展和行为，以作为甲烷、氢气和压缩空气的存储设施；②更好地了解地下氢气的行为，尤其是微生物种群和储层性能的变化；③帮助量化Sherwood砂岩的热响应和容量，Sherwood砂岩是英国许多地区的主要潜在地下储热库。

2021年8月25日，英国地质调查局发布“地下储能：支持向净零碳排放过渡的绿色解决方案”，概述了英国目前正在寻求的可再生能源存储绿色解决方案的研究进展。具体包括：盐穴压缩空气储能技术、盐穴及多孔岩石储氢和多孔岩石中的热能存储。其中，英国地质调查局正在进行以下研究：①岩盐的完整性，包括层状岩盐的性质、泥岩和其他不溶性物质与岩盐序列互层等关键科学问题；②多孔岩石（如砂岩）中储氢的可行性，以及在何种条件下，自然地质可能对此类储氢构成障碍；③论证基于多孔岩石含水层储能机制（ATES）的热能存储技术，聚焦影响ATES方案的基岩组成、结构要素和围岩性质等关键要素。

1.2.1.4 德国

德国高度重视“绿色氢能源”，将氢视为德国能源转型成功的关键原材料。2019年，德国HYPOS研究所宣布世界首个为期两年的洞穴储氢研究（H2 research cavern）项目，该研究项目旨在开发并正式批准一个盐洞储氢研究平台。作为该研究项目的一部分，德国中部的地下氢存储试点项目于2019年5月1日启动，将建成欧洲大陆上第一个洞穴氢气存储设施，也是世界上首个存储可再生绿氢的地下设施。

2020年，德国联邦交通和数字基础设施部投资近600万欧元资助机动性氢气洞穴（HyCAVmobil）项目，德国航空航天中心负责研究和评估如何将氢存储在盐穴中，在实验室规模的测试之后，将在EWE能源公司经营的洞穴中进行测试。在柏林附近的罗德斯多夫勃兰登堡镇，EWE能源公司正在盐岩中建造一个只用于储氢的小型洞穴存储设施，深度约为1000m，容积为500m ³ 。

2020年，德国发布《国家氢能战略》，推出38项具体措施，涵盖氢的生产制造和应用等多个方面。在存储领域，氢的各种存储与运输可能性是重要研究内容，如地下储氢、利用现有天然气存储设施储氢、固态储氢等。

1.2.2 全球地下储能项目

1.2.2.1 地下压缩空气储能项目

地下压缩空气储能发电已有成熟的运行经验。近年来，中国、美国、加拿大和澳大利亚等国都部署了压缩空气储能项目（见表1-5）。

1.2.2.2 地下储氢项目

目前，许多用于储能的氢气洞穴项目正在迅速开展，主要参与国家都是盐穴较多的国家，如美国、德国、法国、英国等。现有地下储氢库技术参数如表1-6所示。

表1-7所示为全球地下储氢项目计划，英国、德国、加拿大和波兰等国都制订了相应的储氢计划。