抽水储能能成为储能主力吗

晨枫

2 @; W+ L5 n" F# M& s新能源大多有波动性问题，尤其是光伏和风电。光热有可能将炽热熔盐存储与洞穴之中，作为低谷能源，但腐蚀问题很大。储能是新能源的成功关键。
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主要储能方式有抽水储能、电池储能、重力储能，飞轮、超级电容等，间接路线还有用过剩电力制氢、甲烷、氨等，然后用于发电，或者直接电加热水、油、熔盐等储热，在低谷时用于发电。
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间接路线永远有转换损失问题，飞轮、超级电容的容量很难做大，电池有交直流转换损失，大型电池组也有各种效率和安全问题，眼下抽水储能是主流，但抽水储能的局限实际上很大。
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. m# k+ x- t8 M# b: T8 e. F抽水储能的原理很简单，在高低两处分别造一个水库，有过剩电力的时候，把低位水库的水抽到高位水库；在需要低谷发电的时候，高位水库开闸放水，带动水轮机发电。在理论上，除了挥发和渗漏损耗，这都不需要补水，在高低水库之间来回搬水可以无限循环。
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实际上当然没有那么简单。

高低水库最常见的是山顶和平原水库。平原上好说，山顶水库就问题大了。山顶当然只是说法，未必需要在山顶，山腰也未必不可以。问题是，山体在自然形成中，未必适合山上突然增加了水库的沉重重量。

( f1 b2 J: ]+ h! E9 i( n. r河流截流形成的水库常有“水库地震”的问题，这是库内水体重量造成库底地层结构某种错动造成的。山体的地质稳定性经常不及谷底，库中的水渗漏后，进一步破坏山体的稳定性。山头可能到处都有，但适合建造山顶水库的山头可能并没有那么多。这还没有考虑到地震风险。
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另一个办法是在平原水库和地下洞穴之间来回搬水。地质稳定性问题可能较小，但渗漏问题可能较难解决。
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/ D" H& L4 M1 X: q! @  X1 ~. R7 ^但换一个思路，露天或者地下矿坑、地下矿井坑道可能成为有用的地下洞穴水库。采矿时，必须考虑进水问题。天然就不进水很好，但分本地本来无地下水和有地下水但不渗漏的情况，前者需要在壁面上做防渗漏处理。人工的矿坑和坑道走向清楚，不大会有暗道、暗流问题。开放的矿坑就简单得多，这就是一个现成的人工湖，但可能需要做避免防渗漏处理。问题是这是可遇而不可求的，不是哪里都有现成的矿坑、坑道的。
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1 A! e1 N& C. A& l) \抽水储能有开环和闭环两种，前者是在水电站旁的山头上再造一个储能水库，后者则是在山上山下来回搬水


! N/ S9 _8 H$ N8 t. b4 Z2 v# w适合山顶水库的山头实际上并没有那么多

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这样的矿坑可以作为低位水库，高差不够可以用加大高位水库面积补偿，就是泛滥面积要较大了


地下溶洞是现成的低位水库，但要注意解决渗漏和暗流问题
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利用现有水电站、从下游往上有抽水，可能不行。水电站的选址总是在最适合造坝的地方，河道下降、地质稳定性、筑坝宽度都都是考虑因素。下游另外造水库在很多情况下不现实。要么需要很大的泛滥面积，影响生态，要么需要在下游很远的地方造坝，同样有泛滥面积的问题，只是宽度变成长度了。常规水库对生态和民生的影响已经很大了，加造下游水库不现实。
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直接从下游往水库抽水更不现实。这要极大影响径流量。旺水的时候还只是水量忽大忽小，枯水的时候，下游可能直接断流了。
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( Q! J2 \$ f" Z4 T0 O; N, `6 d' Q5 k抽水储能会极大地发展，但是否能独力或者作为主力满足国家级电网的储能需要，是有待商榷的。
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重力储能实际上和抽水储能很相似，只是把水换成重物。好处是不再有渗漏问题，地质稳定性问题也更加局部，相对好解决，但对机械寿命和可靠性的要求大大提高。
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另一个新颖的重力储能是在海里，用重物在深海的上下运动储能、放能，这不占地，有点意思。

储能有很多办法，但似乎还是没有一个“一了百了”的通用办法。
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晨枫

可梦之 发表于 2022-9-14 17:49
; a" ]9 G! D- k* Q) P9 E/ z青海湖是咸水，会不会有生态问题

2 O/ m% K5 M* D" {9 ?我也在想这个事。好像不行呢。

晨枫

白天爱黑夜 发表于 2022-9-14 19:17
# c" ~9 Q  r  X6 n0 h" V- {: V  S据悉，贵南哇让抽水蓄能电站是国家“十四五”规划重点项目，是全国第二大、西北最大规模的抽水蓄能电站项目 ...

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看来这个地点是抽水储能的好地方。但龙羊峡、可是只有一个哦。不是说抽水储能只能在龙羊峡，我是说这样的选址依然是可遇而不可求的。

晨枫

testjhy 发表于 2022-9-14 21:34
俺的狂想是对沙进行改造，变成类似油沙这样与水相似极易流动的物体，这样在西北沙漠中建储能电站， ...

+ b( d. f. M( r' D1 L; u& P$ q6 Z* K这个好像在气流送沙时时可以做到流动性的

晨枫

水工 发表于 2022-9-14 21:44
3 j, m# I% Q# I! P& v' Y' A' ~抽水蓄能本身的工程技术问题应该不大，抽水蓄能的上库库容很小的，负荷中心除了华东地区的选址难点，只能 ...

) a7 ~/ C, o; j6 @# W' Q' W( T% k上库库容小，如何可能保持足够的储能呢？
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唉，无功功率，别拿这吓唬我，当年学电工的噩梦又回来了。

晨枫

straw 发表于 2022-9-15 06:40
( W+ V0 _/ Q, K) J干嘛还要抽水呀，水库在太阳能或者风能发电的时候少放水少发点不久储能了么 ...

这也是一个办法，但昼夜径流量变化就大了，对下游会有很大影响？

晨枫

水工 发表于 2022-9-15 07:07
* _% }# D0 b5 A4 G9 e7 C能量不在乎势能和动能吗，抽水蓄能就是利用势能储能的，水的质量是死的，储备一定的能量，要不就是水多点 ...

8 O* c  O3 A* ~# s( U明白了。多谢解释。不过要800-1000米级的落差，可选库址更加局限了，还得山顶不结冰的吧？

晨枫

水工 发表于 2022-9-15 08:12
  y& [7 ]' E' ^7 r  [6 b9 F) c! W, g千米级别的高差选址有点难度，因为除了高差外，上下库水平距离一般不能超过10倍高差，要不然就不经济了。 ...

涨知识了，谢谢

晨枫

白天爱黑夜 发表于 2022-9-16 00:28
句容石砀山铜矿抽水蓄能电站项目位于宝华镇，以废弃露天采石宕口扩建为上水库，以石砀山铜矿地下开采矿坑建 ...

这样的好选址可遇而不可求啊

晨枫

五月 发表于 2022-9-16 09:07
0 t( m5 h9 x2 M& S# H: y8 v5 H8 n现在规划未来10年每年光伏风电的装机容量约1亿千瓦，约等于每年建5个三峡。
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每年搭配1000万千瓦的储能， ...

( j' b/ p  b; I* q! P; Z规划很好，光伏那一半估计也能实现，但抽水储能不是什么地方都能建啊，每年半个三峡，中国一共只有一个三峡啊。

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2022-9-20 07:18
上海周边那个矿坑酒店能不能做这个用处？

没建酒店就可以，现在不可能了