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术语表 · 储能

抽水蓄能

电价便宜或电力富余时把水抽到上水库,需要用电时放水经水轮机发电的储能方式;全球规模最大的电网储能形式。

抽水蓄能(PSH)占全球已装电网储能容量(按储能量计)的大头:功率约 180–190 GW(IHA 2024),储能量在 9,000 GWh 量级,不过如今电池新增功率的速度更快。中国、日本和美国的抽蓄规模最大。

储存的能量取决于水量和水头:

E (kWh) = ρ g V H η / 3.6 × 106

100 万 m³ 水在 400 m 水头下,未计损失时可储能约 1,090 MWh。主要参数:

  • 往返效率:现代电站为 70–85%
  • 持续时长:满功率通常 6–20 小时,一些季节性项目长得多
  • 响应:从静止转入发电约需 1–3 分钟,从空转状态只需几秒;变速机组和三机式机组在抽水时也能调节功率
  • 寿命:土建工程 50–100 年,机电设备每 30–40 年大修一次

多数电站使用可逆式混流式水泵水轮机。大型实例有丰宁(中国,3.6 GW)、Bath County(美国,约 3 GW)和 Dinorwig(英国,1.7 GW,以黑启动能力出名)。

制约来自地理和资金:要有合适的地形,建设周期长(5–10 年),前期投资高。ANU 在全球范围测绘了闭环式“离河”抽蓄站点,这类项目不影响河流,作为高比例可再生能源电网的长时储能越来越受关注。

相关术语

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  • 水头

    水电站进水口水面与水轮机出口或尾水之间的垂直高差,与流量一起决定可用功率。

  • 混流式水轮机(Francis)

    一种固定叶片的反击式水轮机,水流径向进入、轴向流出;安装量最大的设计,适用于约 30–700 m 的中水头。

  • 往返效率

    输入储能系统的能量在放电时能取回的比例,在规定的边界(电芯、直流或交流并网点)测量。

  • 长时储能(LDES)

    能以额定功率持续放电约 8 小时以上的储能,可应对 2–4 小时电池覆盖不了的多日低谷和季节性失衡。

  • 黑启动

    在全部或部分停电后,利用无需电网供电即可启动的机组恢复电力系统的过程。

  • LCOS(平准化储能成本)

    储能资产寿命期内每放出 1 MWh 的平均成本,包括投资、运营、充电电费和效率损失。