摘要:Ghatghar 抽水蓄能电站 (PSP) 是一个历史悠久的水电项目,旨在满足日益增长的能源需求,并为能源储存和发电提供可持续的替代方案。该电站自 2008 年投入运营,采用创新的双水库系统,上坝和下坝采用碾压混凝土 (RCC) 技术建造,保证了高效快速的施工。这座 250 兆瓦的设施使用周期性水转移在非高峰时段储存能源,并在高峰需求时发电,因此采用了抽水蓄能的理念。现代元素包括弗朗西斯涡轮机、钢衬压力井和地下发电站,该发电站的建筑中充满了先进的发电机组和变压器系统。该项目的建设带来了重大困难,包括定居点的搬迁和输水系统、尾水隧道和辅助建筑的精确工程。总共征用了 320.096 公顷土地,将社会和环境问题与发展需求相协调。借助 RCC 技术和堆料输送机和高压水枪等专用设备,可以更快、更便宜、更高质量地建造大坝。在高峰需求期间,该工厂每天运行六小时,生产 150 万单位 (MU) 的电力,每年为电网贡献 469.5 GWh。它是能源负荷控制的重要组成部分,因为它在非高峰时段每天抽水七小时,消耗的电量超过必要电力。除了技术实力之外,Ghatghar PSP 还展示了如何将复杂的工程、可持续能源和社会责任完美地结合起来。这项研究强调了抽水蓄能设施对于解决世界能源问题、促进电网稳定性和加强可再生能源互补的重要性。现代能源系统以它为蓝本,实现了可持续性、经济性和社区效应的结合。
◆关于研究内容Shimokawa Kohei,Tohoku大学金属材料研究所高级和进化研究部电话:022-215-2390电子邮件:Kohei.shimokawa.b7@tohoku.ac.ac.ac.ac.ac.ac.ac.jp教授,结构控制材料材料研究部,TOHOKU CORIPESS RESICATION,TOHIM RESICATION-METAR RESSICY nimr:0.02222222222内戈亚技术学院工程研究生院Frontier研究所U.Ac.JP教授电话:052-735-5189电子邮件:masanobu@nitech.ac.ac.ac.jp◆关于报告信息计划办公室公共关系团队,Tohoku大学金属材料研究所传真:022-215-2482电子邮件:pro-adm.tohoku.ac.jp计划和公共关系部,纳戈亚技术研究所电话:052-735-5647电子邮件:pr@adm.nitech.ac.ac.ac.ac.ac.ac.ac.ac.ac.ac.ac.jp公共关系部,日本科学和技术机构电话:03-5214-8404-14-32-14 33-22 .jp(关于JST业务)Oya Katsu,日本科学与技术局的未来创建研发促进部电话:03-3512-3543电子邮件:alca@jst.go.jp
在过程A中,功率和低温热进行,并在反向周期(例如Brayton Cycles或Rankine Cycles)中升高(或冷却)低温热量(或冷却)。在某些情况下,通过电阻加热直接从电源产生高温热。 在过程B中,在过程A中产生的热量被存储,并且在过程C中,热量在连续周期中转化为功率并提供。由于始终产生低温热,也可以与区域热供应结合使用。
利用矿山作为下库的地下抽水蓄能水电站尚未投入使用,但利用露天矿作为上库。Weber 等人2024 年,一项研究发现 904 个潜在的露天矿可以与干谷结合,创造 30 TWh 的潜力。目前还没有对地下洞穴进行过类似的研究,因为没有世界上所有废弃矿井的数据,但估计数量达数百万。有一些数据库,但它们通常不完整且具有区域性。出于这些原因,如果没有合作绘制矿井特征和数量图以便形成估算,那么计算地下抽水蓄能电站的潜力很可能是不可能的。
本研究由阿贡国家实验室(由芝加哥大学阿贡分校有限责任公司运营,为美国能源部提供合同编号 DE-AC02-06CH11357)和国家可再生能源实验室(由可持续能源联盟有限责任公司运营,为美国能源部提供合同编号 DE-AC36-08GO28308)共同完成,并得到美国能源部水力技术办公室 (WPTO) HydroWIRES 计划的支持。作者感谢 Samuel Bockenhauer、Erfaneh Sharifi 和美国能源部 WPTO 的其他员工赞助本研究并协调项目团队的工作。我们还要感谢美国能源部北极能源办公室的 Givey Kochanowski 和 George Roe、美国能源部印度能源办公室的 Daniel Smith 以及其他人员在研究期间为项目团队提供的支持、见解和指导。最后,作者要感谢项目顾问小组成员的努力和出色的合作,他们为项目团队提供建议、提供相关数据和信息,并审查分析结果。以下专家担任该项目的顾问小组成员:
LLES – 大规模、长时电力存储 输出容量 – 一个设施在任意时刻可以产生的能量,通常以兆瓦 (MW) 或千兆瓦 (GW) 表示 存储容量 – 设施中存储的能量,基于存储的水量。通常以千兆瓦时 (GWh) 表示 GVA – 总增加值,这是衡量一个组织或行业增加的经济价值的指标。通常通过从组织收入中减去非员工运营成本来估算 就业 – 这是衡量就业的指标,考虑了组织或行业中的员工总数 就业年限 – 这是衡量就业的指标,相当于一个人受雇一整年,通常用于考虑有时间限制的就业影响,例如与建筑相关的影响
随着大规模可变可再生能源 (RE) 的出现,电力系统运行模式发生了重大变化 [5]。过去,完全可控的发电量要满足不可控的负荷需求。现在有了可再生能源,发电量不再是完全可控的。由于天气波动导致可再生能源资源不稳定,在秒、小时和天的尺度上给发电量带来了不确定性,需要采用电网规模的储能技术来补充这些能源。抽水蓄能水电站 (PSH) 可以非常有效地促进高可变可再生能源电力融入电力系统。抽水蓄能水电项目是系统运营商的工具和公用事业规模选项,可实现能源从传统能源向可再生能源的平稳过渡。
美国电力系统正在快速发展,为水电行业带来了机遇和挑战。虽然风能和太阳能等可变可再生能源的不断增加为美国许多地区带来了低成本、清洁能源,但同时也带来了对能够储存能源或快速改变运营方式以确保电网可靠和弹性的资源的需求。水电(包括 PSH)不仅是大量、低成本、可再生能源的供应商,而且是大规模灵活性的来源,也是其他可再生能源发电源的力量倍增器。要发挥这一潜力,需要在多个领域进行创新:了解不断变化的系统条件下水电的价值驱动因素,描述与水电满足系统需求相关的灵活能力和相关权衡,优化水电运营和规划,以及开发使水电能够更灵活运营的创新技术。
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