抽水儲能能成為新能源儲能的主力嗎_風聞
晨枫-军事撰稿人-古今多少事,都付笑谈中2022-09-30 08:19
新能源大多有波動性問題,尤其是光伏和風電。光熱有可能將熾熱熔鹽存儲與洞穴之中,作為低谷能源,但腐蝕問題很大。儲能是新能源的成功關鍵。
主要儲能方式有抽水儲能、電池儲能、重力儲能,飛輪、超級電容等,間接路線還有用過剩電力制氫、甲烷、氨等,然後用於發電,或者直接電加熱水、油、熔鹽等儲熱,在低谷時用於發電。
間接路線永遠有轉換損失問題,飛輪、超級電容的容量很難做大,電池有交直流轉換損失,大型電池組也有各種效率和安全問題,眼下抽水儲能是主流,但抽水儲能的侷限實際上很大。
抽水儲能的原理很簡單,在高低兩處分別造一個水庫,有過剩電力的時候,把低位水庫的水抽到高位水庫;在需要低谷發電的時候,高位水庫開閘放水,帶動水輪機發電。在理論上,除了揮發和滲漏損耗,這都不需要補水,在高低水庫之間來回搬水可以無限循環。
實際上當然沒有那麼簡單。
高低水庫最常見的是山頂和平原水庫。平原上好説,山頂水庫就問題大了。山頂當然只是説法,未必需要在山頂,山腰也未必不可以。問題是,山體在自然形成中,未必適合山上突然增加了水庫的沉重重量。
河流截流形成的水庫常有“水庫地震”的問題,這是庫內水體重量造成庫底地層結構某種錯動造成的。山體的地質穩定性經常不及谷底,庫中的水滲漏後,進一步破壞山體的穩定性。山頭可能到處都有,但適合建造山頂水庫的山頭可能並沒有那麼多。這還沒有考慮到地震風險。
另一個辦法是在平原水庫和地下洞穴之間來回搬水。地質穩定性問題可能較小,但滲漏問題可能較難解決。
但換一個思路,露天或者地下礦坑、地下礦井坑道可能成為有用的地下洞穴水庫。採礦時,必須考慮進水問題。天然就不進水很好,但分本地本來無地下水和有地下水但不滲漏的情況,前者需要在壁面上做防滲漏處理。人工的礦坑和坑道走向清楚,不大會有暗道、暗流問題。開放的礦坑就簡單得多,這就是一個現成的人工湖,但可能需要做避免防滲漏處理。問題是這是可遇而不可求的,不是哪裏都有現成的礦坑、坑道的。

抽水儲能有開環和閉環兩種,前者是在水電站旁的山頭上再造一個儲能水庫,後者則是在山上山下來回搬水

適合山頂水庫的山頭實際上並沒有那麼多

這樣的礦坑可以作為低位水庫,高差不夠可以用加大高位水庫面積補償,就是氾濫面積要較大了

地下溶洞是現成的低位水庫,但要注意解決滲漏和暗流問題
利用現有水電站、從下游往上有抽水,可能不行。水電站的選址總是在最適合造壩的地方,河道下降、地質穩定性、築壩寬度都都是考慮因素。下游另外造水庫在很多情況下不現實。要麼需要很大的泛濫面積,影響生態,要麼需要在下游很遠的地方造壩,同樣有氾濫面積的問題,只是寬度變成長度了。常規水庫對生態和民生的影響已經很大了,加造下游水庫不現實。
直接從下游往水庫抽水更不現實。這要極大影響徑流量。旺水的時候還只是水量忽大忽小,枯水的時候,下游可能直接斷流了。
抽水儲能會極大地發展,但是否能獨力或者作為主力滿足國家級電網的儲能需要,是有待商榷的。
重力儲能實際上和抽水儲能很相似,只是把水換成重物。好處是不再有滲漏問題,地質穩定性問題也更加局部,相對好解決,但對機械壽命和可靠性的要求大大提高。
另一個新穎的重力儲能是在海里,用重物在深海的上下運動儲能、放能,這不佔地,有點意思。
儲能有很多辦法,但似乎還是沒有一個“一了百了”的通用辦法。