中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：IHA于2021年9月16日在抽水蓄能水電國(guó)際論壇（IF抽水蓄能）發(fā)布抽水蓄能工作組系列報(bào)告：政策和市場(chǎng)框架研究報(bào)告，可持續(xù)性研究報(bào)告以及容量、成本和創(chuàng)新報(bào)告，呼吁各國(guó)采取抽水蓄能水電緊急行動(dòng)。
報(bào)告導(dǎo)讀
抽水蓄能 (PSH) 通過將水從下部水庫抽至上部水庫，以重力勢(shì)能的形式儲(chǔ)存電能。抽水蓄能項(xiàng)目有兩大類：
純循環(huán)或閉環(huán)：這些項(xiàng)目?jī)H利用先前泵入上層水庫的水發(fā)電，并且沒有大量的自然水流入。
聯(lián)合、混合或開環(huán)：聯(lián)合項(xiàng)目利用抽水和自然水流入來發(fā)電。在閉環(huán)中，上水庫位于河外，而在開環(huán)系統(tǒng)中，上水庫通常位于河上并有自然水流入。因此，在開環(huán)系統(tǒng)中，類似傳統(tǒng)的水電項(xiàng)目，可以在不需要抽水的情況下產(chǎn)生一部分電力。
抽水蓄能總裝機(jī)容超過160 GW，目前占全球電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能容量的 90% 以上。它是一種成熟可靠的技術(shù)，能夠根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模和配置為每日或每周周期以及長(zhǎng)達(dá)數(shù)月以及季節(jié)性應(yīng)用存儲(chǔ)能量。
抽水蓄能電廠圖示
內(nèi)容概覽
儲(chǔ)能的發(fā)展?jié)摿薮?/strong>
? 可變可再生能源 (VRE) 的電力供應(yīng)與需求脫節(jié)，因此有必要存儲(chǔ)多余的可變可再生能源并補(bǔ)償可變可再生能源的生產(chǎn)不足。
? 儲(chǔ)能可用于糾正不同時(shí)間尺度上的電力供需不平衡，例如每日、每周甚至季節(jié)性存儲(chǔ)。
? 預(yù)計(jì)未來能源消耗和存儲(chǔ)需求將達(dá)到500 TWh 和20 TW，比目前大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
可變可再生能源高份額需要更大靈活性
? 為確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，不斷增加基本電網(wǎng)服務(wù)的需求變得尤為重要。
? 機(jī)械慣性為電網(wǎng)提供了重要的穩(wěn)定作用。
? 雖然提供慣性的火力發(fā)電廠正在逐步淘汰，但可變可再生能源占比較高時(shí)，保持最小的機(jī)械慣性至關(guān)重要。
不同來源電力系統(tǒng)的靈活性（IEA，2021）
比較抽水蓄能與其他儲(chǔ)能技術(shù)
? 將抽水蓄能的技術(shù)能力與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，抽水蓄能是最成熟的技術(shù)之一，具有很高的往返效率。
? 與化學(xué)電池相比，抽水蓄能具有更長(zhǎng)的存儲(chǔ)周期和總壽命。
? 總體而言，抽水蓄能實(shí)現(xiàn)了高容量、長(zhǎng)期儲(chǔ)能的規(guī)模經(jīng)濟(jì)
2020年和2030年100 MW 4小時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)比
討論抽水蓄能和其他靈活性技術(shù)
? 為確保負(fù)荷發(fā)電平衡，能源系統(tǒng)有四大類靈活性，它們包括靈活發(fā)電、電網(wǎng)、儲(chǔ)能和分布式能源選項(xiàng)；
? 在未來電網(wǎng)的綜合建模和規(guī)劃中應(yīng)考慮這些選項(xiàng)；
? 限電可以防止系統(tǒng)范圍內(nèi)的供過于求，但代價(jià)可能很高；
? 繼續(xù)使用靈活的火力發(fā)電與向低碳電網(wǎng)過渡的目標(biāo)不一致；
? 對(duì)現(xiàn)有資產(chǎn)進(jìn)行改造和現(xiàn)代化是提高電力系統(tǒng)靈活性的一個(gè)重要機(jī)會(huì)。
抽水蓄能的創(chuàng)新
? 本報(bào)告中強(qiáng)調(diào)的抽水蓄能新方法涵蓋三個(gè)板塊類別：進(jìn)一步提升抽水蓄能潛力（例如海水抽水蓄能）、改造和升級(jí)抽水蓄能系統(tǒng)（例如利用廢棄礦井）以及開發(fā)混合系統(tǒng)（例如與蓄熱相結(jié)合）。
? 在廢棄礦井、地下洞穴、無動(dòng)力水壩和傳統(tǒng)水電站改造抽水蓄能的研究正在興起，這代表了抽水蓄能巨大的未開發(fā)潛力。在現(xiàn)有的棕地場(chǎng)地上建造了地下下部水庫和上部水庫，使得環(huán)境影響比綠地抽水蓄能開發(fā)小。
? 現(xiàn)代隧道掘進(jìn)機(jī)使位置不可知系統(tǒng)成為可能，以創(chuàng)建地下水道和發(fā)電站，或改造現(xiàn)有的廢棄礦井。
? 通過最新的技術(shù)進(jìn)步，例如使用變速水泵渦輪或液壓短路，能夠以可行的成本提高現(xiàn)有抽水蓄能提供的性能和靈活性服務(wù)。
? 抽水蓄能等混合解決方案與其他儲(chǔ)能技術(shù)（例如電池）和太陽能光伏相結(jié)合，必須具有提供一站式解決方案的潛力，并能夠在電力市場(chǎng)獲得效益。
? 熱力抽水蓄能是一個(gè)新概念，旨在最大限度地提高蓄熱效率，并表明深挖掘的巖石暴露在空氣中時(shí)會(huì)從空氣中吸收大量二氧化碳，從而減少系統(tǒng)生命周期的碳足跡。
? 海水抽水蓄能在世界許多地方具有巨大的潛力，特別是與反滲透相結(jié)合以降低成本和環(huán)境影響提供淡水時(shí)。此外，鑒于海岸線附近人口眾多，以海洋為下水庫的抽水蓄能工作液以海水為主要來源是有利的。該系統(tǒng)還可以通過脫鹽輕松提供淡水，其中動(dòng)力渦輪機(jī)流出稀釋鹽水輸出。
熱力抽水蓄能圖示
抽水蓄能-光伏混合系統(tǒng)圖示
總結(jié)
抽水蓄能水電 (PSH) 是一種經(jīng)過驗(yàn)證的低成本解決方案，可用于高容量、長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的能量存儲(chǔ)。與壓縮空氣儲(chǔ)能和氫氣相比，抽水蓄能具有更高的往返效率；并能提供機(jī)械慣性、頻率調(diào)節(jié)和電壓控制、運(yùn)行儲(chǔ)備和黑啟動(dòng)等一系列電網(wǎng)服務(wù)，這些服務(wù)在確保電網(wǎng)可靠性方面將變得越來越重要。
總的來說，每種儲(chǔ)能和柔性技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，哪個(gè)系統(tǒng)最佳取決于項(xiàng)目。對(duì)于每個(gè)項(xiàng)目，必須詳細(xì)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)成本核算，以便做出正確的決策?；瘜W(xué)電池和抽水蓄能具有不同的特性和往返效率，可以在電力系統(tǒng)中相互補(bǔ)充，以支持既經(jīng)濟(jì)又可靠的平衡系統(tǒng)。
