水库蓄能虽然很常见,但这类可再生能源需要更多电力调节系统。

水库蓄能虽然很常见,但这类可再生能源需要更多电力调节系统。

风力及其它可再生能源将逐渐取代欧洲现有的燃煤发电厂。新能源环保,但发电量不够稳定。风能和太阳能发电并不像燃煤发电、核电那样易于调节。这意味着我们需要高效的调节系统。

许多时候,用电需求与发电量并不同步——无风、多云的气候条件下,我们就不用电吗?其实,最好的选择,就是在气候条件好的时候多发一点电,再将多发的电量储存至发电条件差时使用。

方案之一——抽水蓄能

抽水蓄能是一种蓄能技术——用多发的电量将水从低处抽到高处,将这些电能转化为势能。当发电量无法满足用电需求,气候条件又不足的时候,存于高处的水将被导入涡轮机,以传统的水力发电方式发电。

借助抽水蓄能技术,不仅能调节可再生能源的发电量,核电站也可以持续满发。

Vattenfall公司位于德国的抽水蓄能电站

经营抽水蓄能电站的公司有许多。Vattenfall公司在德国拥有8座抽水蓄能电站,它们都是由位于Goldisthal的一家工厂集中控制。

Goldisthal抽水蓄能电站的上水库周长约3.5公里,蓄水量可达1200万立方米。这足以使电站满发8小时。从上水库流到下水库的水会通过两条长800米的管道,垂直高度差达302米,涡轮机的发电功率可达106万千瓦(MW)。

由Goldisthal电站统一控制的八个站点总发电功率达281万千瓦,能效高达80%。除此之外,涡轮机的运转模式每天可以调整100至200次,以确保蓄能效率最高。

世界上装机容量最大的抽水蓄能电站位于美国的弗吉尼亚州,名为巴斯康蒂抽水蓄能电站(The Bath County Pumped Storage Station)。该电站的装机容量超过300万千瓦。筑造电站所用的土石足以堆成一座300多米高的山;所使用的钢筋混凝土足以铺设一条320公里长的高速公路。上下水库的高度差达到了385米,水流量可达852立方米/秒。因此,上水库的水位变幅可达32米。

未来发展

有人提议建造完全采用可再生能源的抽水蓄能电站。也就是说,电站上下水库之间抽水所使用电量来自电站本身。

还有人提议利用海洋的潮汐来发电:涨潮时将潮水引入水池,退潮时放水,从而产生电力。

高能耗电站的未来在哪里?

尽管技术在不断发展,抽水蓄能电站仍然是耗能大户。由于存在摩擦和能量损失,向上抽水的能耗要大于向下泄水时获取的能量。在如此重视能效的今天,人们建造抽水蓄能电站的热情依然不减,实在有些奇怪。

虽然抽水蓄能电站存在不少缺点,但它已成为可再生能源生产的必要补充,能够平衡可再生能源生产的不稳定性。随着可再生能源的使用越来越广泛,电力调解需求也将相应增长。因此,人们对于能够简易调节的抽水蓄能系统越来越有兴趣。

本文于2012年1月发布