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本帖最后由 晨枫 于 2022-9-14 14:19 编辑 % }: u. L X7 f$ ~! h2 u
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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。9 I8 ^9 d3 Y& p o- _- b" D4 \
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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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$ R! }, u Q$ N# V' o( h5 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。
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r. J/ E/ i0 \1 W实际上当然没有那么简单。, a' p' \1 `3 P- x$ [8 r8 Z
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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。 m" J% V3 X v! V- ?4 y
* h+ H; y, l7 o# a' {$ G4 J; ]. e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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`" [; V# M' I. |' W; J% H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。6 J) n( u' Q" s( g
$ l$ w5 k6 r* d: N6 V/ g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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G* O6 b3 L, @" U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9 i! [4 U n) }1 @, q8 N' a, V
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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9 v- Z S) S7 ~
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2 |" `1 e( T" n! M8 U6 ~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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; V9 S7 @2 e& v4 m# L E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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% y' C0 @0 s9 {$ J/ t* H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。" x6 c2 v5 y i; ^ ]& |4 p! `" \
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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。2 x, ]+ Z$ V, j: x( g% j: ^
" X8 E9 d; s* j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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