地下储能，也被称为深部地下储能或深地储能，是指利用深部地下空间，如盐穴、采空区和废弃矿坑等，将能源或能源物质（如石油、天然气、氢气和二氧化碳）储存于深部地层中的技术。这种利用深部地下空间进行大规模能源储备的方式是国际上主要的能源储备方式，对于确保国家能源安全、战略物资安全以及实现“双碳”目标具有重要意义。
以石油为例，目前石油储存的方式主要包括地面储罐、盐穴和硬岩洞储存，其中盐穴是世界上许多国家采用的主要方式。
美国拥有多个自20世纪七八十年代建立的石油战略储备库，其中包括60多个盐穴，储存能力超过7亿桶。这些石油储备量不仅保障了美国的能源安全，也确立了美国在国际油价定价中的主导地位。
德国的石油储备主要包括原油、汽油、柴油和重油等，其中原油主要储存在地下盐穴中。德国的石油储备库不仅作为战略储备库使用，还根据国际市场油价的变化，利用剩余储存容量为客户提供储存服务。而法国早在1925年就通过法律建立了石油储备制度，法国的石油储备库包括一个地下盐穴库和遍布全国的地上储油库。
为什么各国选择盐穴作为地下储能的方式？原因在于盐岩具有物性稳定、渗透率低、损伤自修复、易溶于水和广泛分布等特点，是进行大规模能源储备的理想地质体。利用盐岩地层进行储能是我国未来实施大规模能源储备的优选方向。
我国盐矿地质条件复杂，因此首先选择了江苏金坛盐矿作为地下储能库的建设地点。通过自主研发，克服了难溶夹层和地质非均质性等困难，取得了巨大成功，初步构建了我国地下储能库的技术标准体系，形成了“金坛模式”。这种模式对于储能库场址的选择、造腔目的层的优选、造腔方式以及注气排卤工艺的改进等方面提供了重要借鉴和工程示范。
为什么要将能源“藏”在地下？难道地面设备无法满足能源储备的需求吗？实际上，地下储能的优势正是源自于“地下”这个特点。要理解地下储能的必要性和重要性，我们首先要了解我国当前的能源结构和能源储存现状。
自2017年起，我国在推动能源系统低碳改革方面加大了政策力度，初步形成了煤炭、电力、石油、天然气和新能源全面发展的供给体系。近年来，煤炭作为我国能源消费的主体地位保持不变，但其占比逐年下降。清洁能源，如天然气和非化石能源，占比显著增加，从2015年的17.9%增至2022年的25.9%。其中，风能、光能和地热等非化石能源的占比从2015年的11%增加到2022年的17.5%。
加速利用非化石清洁能源是全球能源发展的趋势，也是我国能源发展的重点方向。然而，由于风能和太阳能等具有典型的地域性，且无法连续稳定供应，给电网的稳定运行带来了挑战，制约了可再生清洁能源的快速发展。多年来，我国一直存在弃风弃光现象。
那么如何提高可再生能源的利用效率，将被弃置的电能储存起来呢？科学家想出了许多方法，包括抽水蓄能、压缩空气蓄能、液流电池储能等。然而，无论是压缩空气蓄能还是液流电池储能，都需要较大的储存空间，而具有体积大、能够承受高压的深部地下空间则成为理想的储能场所。目前，国外已经报道了利用深部盐矿采空区进行液流电池储能实验的相关研究，为利用液流电池进行大规模储能提供了思路。
此外，利用地下空间储存石油不仅可以规避地面设备储罐的经济性差、安全性低和占地面积大等问题，还进一步保障了石油的安全供应。加快地下储气库的建设也能够确保长输管道天然气的平稳供应，避免大规模的“气荒”事件发生。
地下储能具有明显的优势，因此推动地下储能技术创新变得至关重要。多年来，我国在深部地下空间储能方面进行了深入的研究，并积累了丰富的实践经验，但在储能库选址、建库和储存等环节仍存在一些问题需要解决。例如，对于低渗透介质多场耦合条件下的多尺度渐进破坏机理、储能库渗漏灾变和长期功能劣化机理，我们的认识尚不清楚；同时，需要针对低渗透围岩的多尺度渗透性测试、储能库的智能建造和长期功能保障等关键技术展开有针对性的研究。
为了利用中国的层状盐岩进行大规模能源储备，我们亟需解决低渗透介质多场耦合条件下多尺度渐进破坏、储能库渗漏灾变和长期功能劣化等关键理论研究难题。同时，需要开展层状盐岩多尺度渗透率测试、储能库的智能建造和长期功能保障等关键技术研究，为我国实施大规模能源储备提供理论和技术支持。
地下储能是保障能源安全的重要选择。通过充分利用地下空间，我们能够解决可再生能源的间歇性供应问题，提高能源利用效率，确保能源供应的稳定性和安全性。在推动地下储能技术创新的过程中，我们应加大研发投入，加强理论和实践的结合，不断突破技术瓶颈，以实现我国能源储备和能源结构优化的战略目标。只有通过科技创新，我们才能够更好地利用地下储能，为我国能源可持续发展贡献力量。
