抽水储能能成为储能主力吗

晨枫

% X; [) u0 v9 {% E6 h3 G; |! Q6 g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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: G2 A. a% X9 w9 R" P( Q9 s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。

) x7 s$ W! O5 ?; X1 l! E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。

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。
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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。

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。

& S( S5 U/ Y% w9 x7 m; t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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; ^$ |& @* F% E" O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


适合山顶水库的山头实际上并没有那么多
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/ i' o# B8 X7 F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
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3 f8 C" \7 M. I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

+ Z8 G: Z! _4 M# T6 J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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* d% H( d; p5 r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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  O; W, w8 G" n* n" ~% E) r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。

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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/ k6 O4 l0 j2 g& r; m1 ~6 L2 t6 }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。

8 l5 z0 m, D5 `0 \0 E0 I  C/ G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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MacArthur

现有的储能技术里也就绿氢算是对环境影响最小的一个了

- ?5 ?. `5 E( W9 a" u人类的能量利用手段还是太弱鸡。。。
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moletronic

西西河那边北纬同学有个疯狂想法，利用青海湖和龙羊峡水库搞抽水蓄能。高程差600米，水平距离17公里。

可梦之

moletronic 发表于 2022-9-15 07:20
* d9 ?9 M" ~( g/ d- M% r7 L7 U) G西西河那边北纬同学有个疯狂想法，利用青海湖和龙羊峡水库搞抽水蓄能。高程差600米，水平距离17公里。 ...

+ L4 X# H0 ^/ x8 F1 [" D  {' ]9 Y5 `: E' b青海湖是咸水，会不会有生态问题

moletronic

可梦之 发表于 2022-9-14 15:49
青海湖是咸水，会不会有生态问题

% K- c+ A' p. b- W6 g% j, k搞这种大工程，怎么都有生态问题了，看谁来说吧

晨枫

可梦之 发表于 2022-9-14 17:49
" |" G. t- M3 y- r: y青海湖是咸水，会不会有生态问题

% I1 I: A/ `# [- o  R% d我也在想这个事。好像不行呢。

白天爱黑夜

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，也是国家电网公司首个由省级电力公司组织实施的抽水蓄能电站项目。项目位于拉西瓦水库中部，距拉西瓦坝址、龙羊峡坝址直线距离分别约10千米、16千米，装机容量为2800兆瓦。项目建成后，可在青海电网中承担调峰、填谷、储能、调频、调相、紧急事故备用等多种功能，将极大缓解大规模新能源发展所需的调峰缺口问题。项目投运后对确保青海乃至西北电力系统安全稳定经济运行、促进新能源开发利用具有重要作用。
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青海湖没用上，但是龙羊峡用上了。拉西瓦水库在龙羊峡的下游，拉西瓦水坝的上游，可作为低位水库，在山上建一个高位水库，抽水蓄能电站就成了。因为上游是龙羊峡，水源不成问题。

晨枫

白天爱黑夜 发表于 2022-9-14 19:17
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 ...

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。

testjhy

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，

水工

moletronic 发表于 2022-9-15 08:32
4 D; E. \6 v- z+ P+ r, i搞这种大工程，怎么都有生态问题了，看谁来说吧

, d( j/ S% o1 i& k% T) t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，只能在浙江安徽和江苏小区域外，其他地方选址根本不是问题，珠三角广州市都有山沟沟。抽水蓄能最主要的问题是只能解决储能，不能解决储功，电网接入太多的新能源机组后，整个系统转动惯量下降和无功有功功率协调的问题就变得严重了。

水工

moletronic 发表于 2022-9-15 08:32
0 H" g  X( _: x, {6 `% i搞这种大工程，怎么都有生态问题了，看谁来说吧

: Z' |7 q( v/ e) `9 n. j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，只能在浙江安徽和江苏小区域外，其他地方选址根本不是问题，珠三角广州市都有山沟沟。抽水蓄能最主要的问题是只能解决储能，不能解决储功，电网接入太多的新能源机组后，整个系统转动惯量下降和无功有功功率协调的问题就变得严重了。

moletronic

水工 发表于 2022-9-14 19:44
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 ...

& z$ ]" _& z5 J) h  u  W. [: y5 Z3 y0 c俺是外行，重在参与。。。储能还算明白，储功是啥啊？

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， ...

, E3 d  V* m; B# o9 Q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
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 ...

上库库容小，如何可能保持足够的储能呢？
& {: A4 \$ o; \8 }, c. v
! }5 ^4 o0 T# s8 ?( w6 P1 \- t4 Y唉，无功功率，别拿这吓唬我，当年学电工的噩梦又回来了。

straw

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

水工

晨枫 发表于 2022-9-15 12:18
; Q! t5 ]6 ~0 v3 {0 J' E8 p+ S上库库容小，如何可能保持足够的储能呢？
8 ]* R1 S* ?) F# t0 _2 k* u% b+ V
唉，无功功率，别拿这吓唬我，当年学电工的噩梦又回来了。 ...

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，就是库容大，要不就是举高高，水少点。以前受制于水力机械的原因，抽蓄电站水头基本在300米以下，现在的抽蓄水头基本都是500米以上，高的800米乃至千米级别。所以库容大大缩小了，基本千万立方米库容就能建设百万千瓦的抽水蓄能。千万库容水库不算大

水工

moletronic 发表于 2022-9-15 11:47
俺是外行，重在参与。。。储能还算明白，储功是啥啊？

1 i# q& @9 b+ l3 ~" D# V这个估计要马鹿他们学电的人才能解释清楚，我们学水的解释不清楚，大致意思就是光伏这种新能源不能提供无功功率，所以必须做无功补偿，给电网安全运行带来问题，影响电网的安全运行。

晨枫

straw 发表于 2022-9-15 06:40
  H& s# o( n4 G1 w8 B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 ...

, v) p+ b0 t) q$ ~% g# H8 o- g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
: p! k& c4 G9 j# `9 P# T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 ...

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？

水工

晨枫 发表于 2022-9-15 21:56
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？ ...

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。但是500米高差选择不难，我们做过这种选择规划，可选地方很多。最大的障碍反而是生态红线限制，因为这些地方人迹罕至，现在大部分不是自然保护区那至少也是天然林保护区等。结冰这个对水电站没啥影响，冰的厚度有限，不可能全冻上，设计时候考虑就好了。