抽水蓄能：彻底改变水力发电厂

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  量子运行远见
• 2022 年 7 月 11 日

洞察总结

利用抽水蓄能（PHS）将旧煤矿改造为工业规模的电池在中国是一种日益增长的趋势，为储能和发电提供了独特的解决方案。 这种方法虽然有望提高电网稳定性并支持可再生能源，但也面临着酸性水等可能损坏基础设施的挑战。 重新利用已关闭的矿山进行储能不仅有助于减少对化石燃料的依赖和碳排放，还可以通过创造就业机会和鼓励可持续能源实践来振兴当地经济。

抽水蓄能背景

中国重庆大学和中国投资公司陕西投资集团的科学家们正在试验利用空置的煤矿采空区（矿井的一部分，矿产已被完全或主要开采出来）作为工业规模的电池。 这些矿井可用作抽水蓄能方案的上部和地下储罐，并与大型太阳能和风能项目相连。

抽水蓄能（PHS）项目在不同海拔的两个水库之间输送水以储存和发电。 在电力消耗低的时期，例如夜间或周末，多余的电力被用来将水抽到上水库。 当能源需求较高时，储存的水会像传统水力发电厂一样通过涡轮机释放，从较高的水库顺山流到较低的水池，从而发电。 涡轮机还可以用作泵，将水向上输送。
 
根据该大学和投资公司的调查，中国有3,868个已关闭的煤矿正在考虑改建为抽水蓄能项目。 使用该模型进行的模拟显示，在枯竭煤矿中建造的抽水蓄能电站的年系统效率可达 82.8%。 因此，每立方米可产生 2.82 千瓦的调节能源。 主要挑战是这些矿山的 pH 值较低，酸性水可能会侵蚀植物成分并释放出金属离子或重金属，从而可能对地下结构造成损害并污染附近的水体。

破坏性影响

电力运营商越来越多地将 PHS 作为平衡电网的可行解决方案。 当风能和太阳能等可再生能源不足以满足需求时，这项技术就变得特别有价值。 通过将多余的能量以水的形式储存在较高的海拔处，PHS 可以在需要时快速发电，充当能源短缺的缓冲。 这种能力使可再生能源的使用更加一致和可靠，使太阳能和风能作为主要电力来源更加可行。

对 PHS 的投资也具有经济优势，特别是在拥有现有天然水库或废弃矿山的地区。 利用这些现有结构比大规模采购工业电网电池更具成本效益。 这种方法不仅有助于能源储存，而且还通过将煤矿等旧工业场地重新用于绿色能源目的，有助于环境的可持续发展。 因此，政府和能源公司可以以较低的财务和环境成本扩大电力基础设施，同时还可以促进当地能源生产并减少碳排放。

此外，因煤矿关闭而经历经济衰退的地区可能会在小灵通领域找到新的机遇。 当地劳动力熟悉矿山布局和结构的现有知识和专业知识在这一转变中变得非常宝贵。 这种转变不仅创造了就业机会，还支持绿色能源技术的技能发展，从而促进更广泛的经济复苏。 

抽水蓄能项目的影响

将关闭的矿山和天然水库改造成抽水蓄能的更广泛影响可能包括：

• 降低特定地区的可再生能源基础设施成本，使更多社区能够获得负担得起的绿色电力。
• 将闲置矿场转化为经济资产，创造就业机会并减少当地碳排放。
• 提高依赖可再生能源的电网的可靠性，最大限度地减少停电和中断。
• 鼓励能源政策转向更可持续的做法，影响政府对可再生能源的关注。
• 促进减少对化石燃料的依赖，从而减少温室气体排放并改善空气质量。
• 创建以可再生能源技术为重点的新职业培训计划，培养绿色领域的熟练劳动力。
• 促进能源生产的分散化，使当地社区能够管理其能源资源并从中受益。
• 消费者对可再生能源的兴趣不断增加，可能会导致绿色投资和产品的增加。
• 引发有关土地利用和环境影响的争论，影响未来大型能源项目的法规和公众舆论。
• 出于对水污染和自然保护的担忧，环保活动人士可能会抗议改造旧矿井。

需要考虑的问题

• 您认为还有哪些其他废弃形式的基础设施可以重新用于抽水蓄能项目？ 
• 未来的矿山（包括金、钴、锂等）的设计是否会考虑到未来的再利用？