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本帖最后由 晨枫 于 2022-9-14 14:19 编辑
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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。8 q! P; u, a# [1 s" u
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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。4 } h8 F: |' a+ O! B, p6 h" @
$ v* r7 [! B: J. H+ {7 q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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% z# r' [* R' g: Z, {: c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。* s3 E. q2 @' Q" {
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实际上当然没有那么简单。
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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。4 S% S6 V, s6 ^8 a
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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。
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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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# a- U0 m$ I: q, D; p/ `7 `' i2 X, b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。6 ~7 s: s+ @; R5 d! ~1 K5 P
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/ t2 d. {4 E4 g, \% E) l8 G0 Z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) L% m. a% b, c7 L
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! v: b8 H f/ f适合山顶水库的山头实际上并没有那么多7 Y2 C/ G; f4 I* ~3 i, ?
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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
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1 X# ]6 V/ R5 F/ Q) k% b$ E, e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/ y2 a5 [% i9 q1 z4 H& d) j
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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。4 D) D* k5 D( ]! `: E! s
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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。3 W% m9 H% c) x7 I/ R
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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。) j4 Q! y% v" X
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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。; r2 S/ a& `# d6 D4 O
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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。6 v+ d+ F l7 M
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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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发表于 2022-9-15 04:01:05
