美国.S. 电网正在迅速发展, 为可再生能源的应用创造新的机遇和挑战. 尽管风能和太阳能技术的进步正在促进低成本能源的增长, 全美国的清洁能源.S.在美国,它们也增加了对长时间能量储存的需求,以平衡它们的可变性.

视频网址
抽水蓄能水电是当今电网中最主要的储能形式. 它还在将更多可再生资源接入电网方面发挥着重要作用.
U.S. 能源部

目前,关于 93%的电网规模储能能力 在美国.S. 由抽水蓄能水电(PSH)提供. PSH设施在两个海拔不同的水塘之间来回供水, 使它们既能产生能量又能储存能量以备以后使用. PSH是一种灵活的、可再生的、商业化的储能技术.

尽管PSH已经存在了100多年,并且已经占了大部分电网规模的储能, 两项来自美国的新研究.S. 能源部(DOE) 水力发电技术办事处 (WPTO)下 HydroWIRES倡议 证明它的许多潜力仍未被开发.

研究确定了有前途的创新,可以降低成本和加快抽水蓄能水电的部署

第一个 研究阿贡国家实验室, 仔细研究了许多有前途的新PSH技术, 并特别强调了三个具有显著降低成本潜力的项目, time, 新PSH项目的风险:

  1. 潜水泵-涡轮和电机发电机可以减少PSH所需的基础设施建设

传统的PSH电厂使用的是水下可逆的水泵涡轮机,而非水下的电动发电机则位于发电站的上方. 这一创新的能源储存概念淹没了这两种设备, 这样就完全不需要建造发电厂了. 该技术有可能减少成本和施工时间. 因为占地面积更小,施工更少, 这项技术也可应用于现有的水力发电厂和在非动力大坝增加发电.

  1. 地质力学PSH可以大大扩大PSH的放置位置

这个概念涉及到在特定岩层之间抽水, 在阀门打开之前,水会一直处于压力下, 将它释放到水力涡轮机中. 与传统PSH, this technology does not require hilly terrain to provide an 海拔高度 difference between reservoirs; it can be located anywhere with the right geological rock formations. 这意味着这种地质力学PSH技术可以在美国许多不适合传统PSH的地点实施, 同时也提供了较低的项目成本的好处, 加快建设, 最小的环境影响, 可伸缩性, 和更长的寿命.

  1. 露天矿PSH可以减少新建蓄水池的需求

该技术提出利用退役露天矿开发PSH储层, 与需要建造水库的传统PSH项目相比,哪种方法可以帮助新项目节省成本和时间. 露天矿PSH还可以降低对环境的影响,并有助于利用和恢复现有的棕地场地.

报告还谈到了将PSH与可变可再生能源发电(如风能或太阳能)结合的项目,即“混合PSH”。, 那些转换现有的, 适合水电项目的PSH, 作为扩展PSH和支持可靠的额外机会, 灵活的网格.

研究发现全美数千个地点.S. 适用于闭环抽水蓄能水电

考虑到该国目前正在运行的所有PSH项目 开环,这涉及连接到天然水源输入水. 与此形成鲜明对比的是, 闭环PSH位于“下游”,这意味着它不是连续与自然水源相连的, 而且通常比开环对环境的影响要小.

开环和闭环抽水蓄能水电插图, 将系统的元素标记出来.

开环和闭环PSH的比较. 图片由PNNL提供.

随着储能需求的增长, 对闭环PSH的兴趣也是如此, 包括提交若干初步许可证和发牌申请. 第二个研究,由 国家可再生能源实验室 (NREL)研究了这项技术及其在美国特定地区的潜力.

这最近完成了 美国抽水蓄能水电资源闭环评估 是对潜在闭环PSH地点的大规模研究,并为开发商和利益相关者提供重要参考. 这项研究使用了30米分辨率的空间测绘,发现了近15个,000个站点,在那里PSH技术可以在未来得到最好的应用.

研究人员扩展了澳大利亚国立大学的工作,使用GIS工具定位合适的地形特征,以潜在的上、下储层对. 他们还评估了油藏体积等相关属性, 大坝的高度, 海拔高度, 和水流方向. 地点要么被认为与开发不兼容 包含 一组成对的贮水池 相交 然后过滤掉另一个油藏,并对剩余的站点应用成本优化算法.

美国境内潜在PSH位点的空间分布
美国境内潜在PSH位点的空间分布. 图片由NREL提供.

在美国,评估确定超过6.500万潜在的下游水库和超过2个.100万个潜在的上游水库,然后过滤掉河流等不相容的位置, 国家公园, 或城市地区. 这导致了超过59万个潜在的下游水库和超过17.4万个上游水库. 一旦配对和优化成本, 模型返回11,在美国境内的769个地点, 还有另外3个,阿拉斯加的077个地点, 夏威夷, 和波多黎各, 闭环PSH技术在未来可以在哪里得到最好的部署.

与WPTO保持联系! 订阅月刊 水电的头条新闻 和双月刊 水的线 提供水电融资机会、活动、产品和新闻信息的通讯.