在全球能源格局加速向低碳化转型的背景下，中国正面临着可再生能源大规模并网的核心挑战 —— 如何高效存储不稳定的风电、太阳能等间歇性能源。近期，《Engineering》期刊发表的研究提出，大规模地下储能技术与 Power-to-X（电转其他能源形式）的深度融合，将成为破解这一难题的关键钥匙，为中国 2060 年实现碳中和目标提供系统性解决方案。

一、四种地下储能模式：从 “能源仓库” 到 “能量枢纽”

1. 矿山抽水蓄能：废弃矿井变身 “重力电池”

利用废弃矿井的巷道和采空区作为多级水库，在电力过剩时将水抽到高处储存势能，用电高峰时放水发电。这种模式不仅盘活了中国大量闲置的矿山资源，还能实现毫秒级响应和 80% 的能源效率。例如，云南某铜矿的半地下抽水蓄能项目已开工，其建设周期和成本仅为传统地上项目的一半。

2. 盐穴储能：打造 “地下氢银行”

盐穴具有天然的高气密性和自修复能力，可储存氢气、压缩空气或液态燃料。德国已成功将盐穴用于氢能存储近 30 年，中国金坛盐穴也积累了 15 年天然气存储经验。研究显示，仅江苏盐穴就可在 2050 年前存储 3.7×10^10 千瓦时氢能，相当于再造一个 “地下储气库”。

3. 增强型地热系统：“地球深处的恒温储能”

通过将风电、太阳能产生的过剩电力转化为热能，注入深层地热储层。德国的 GeneSys 项目表明，该技术可实现 30 年累计发电超 1200 亿千瓦时。中国浅层地热资源潜力巨大，若仅利用 5%-15% 的风光电力，2060 年可实现 8×10^11 至 3.2×10^12 千瓦时的储热能力。

4. 枯竭油气藏储气：“变废为宝的碳循环”

将枯竭油气藏改造为地下反应器，通过微生物催化将二氧化碳和氢气转化为甲烷（可再生天然气）。这一技术不仅实现了碳封存，还能生产清洁能源。中国四川盆地的试点研究显示，该模式的能量效率可达 68.6%-79.2%，潜在储能规模达 3.3×10^12 至 4.4×10^12 千瓦时。

二、技术突破与挑战：从实验室到产业化的跨越

尽管四种模式前景广阔，但技术瓶颈仍待突破：

• 矿山抽水蓄能：需解决复杂地质条件下的围岩稳定性和多物理场耦合问题。
• 盐穴氢能存储：面临氢气泄漏、材料氢脆及微生物影响等技术难题。
• 地热系统：需要突破超大规模水力压裂技术和高效热交换材料。
• 枯竭油气藏改造：需筛选高效微生物菌株并建立动态监测体系。

三、未来展望：构建 “地下能源互联网”

为推动技术落地，研究团队提出三大战略建议：

1. 政策协同：建立全国废弃矿井资源数据库，制定统一的选址和评估标准。
2. 试点先行：在云南、河南等地开展矿山储能试点，在四川探索枯竭油气藏碳转化，在青海推进地热项目。
3. 跨界融合：将地下储能与智能电网、氢能产业链深度整合，形成 “风光储氢一体化” 生态。

结语

地下储能与 Power-to-X 的结合，不仅是能源存储技术的革新，更是一场能源生产与消费模式的革命。通过挖掘地球深处的 “能量宝藏”，中国有望构建起 “源 - 网 - 荷 - 储” 高度协同的新型电力系统，为全球能源转型提供 “中国方案”。正如论文作者所言：“我们不是在储存能源，而是在为未来的可持续发展‘充电’。”

来源: Engineering前沿