储能是一个已解决的问题

2023 年，太阳能发电装机容量是所有其他发电技术总和的两倍。能源生产的未来是太阳能光伏发电，以风能为支撑，以及平衡风能和太阳能间歇性的储能。

至少需要过夜储能。目前，抽水蓄能 （PHES） 为电力行业提供了全球总量的 90% 以上。电池的重要性日益增加。需求管理是一项重要的发展 - 例如，当需求低而供应高时，可以为工厂中的电动汽车、热水箱和蓄热器充电。电动汽车还提供车辆到电网 （V2G） 的“车轮电池”。

火力发电厂（煤炭和天然气）可以跟随负载并类似于存储。例如，在澳大利亚的国家电力市场，燃煤发电厂通常会将白天的产量缩减到晚高峰期的一半。有些人甚至在中午完全关闭几个小时。动机是避免在阳光明媚和刮风的日子里出现负价格。

例如，该图显示了 4 期间从午夜到午夜的发电量th2024 年 10 月，澳大利亚国家电力市场（为 2000 万人提供服务），包括煤炭（棕色和黑色）、天然气（橙色）、水力（蓝色）、风能（绿色）和太阳能（黄色）。电力需求在中午左右达到 27 GW 的峰值。红线下方的区域表示 PHES 充电和电池存储。从 0700 到 1600 的价格为负值。煤电从中午的 7 吉瓦到晚间高峰的 15 吉瓦不等。

功率曲线 图片来源： ISES

储能

由于化石燃料发电站因老化和来自低成本太阳能和风能的竞争而关闭，必须通过大规模储能来填补这一缺口。当太阳能和风能的量小于 50% 左右时，最好使用存储容量为几个小时的电池。最终，需要大量的能量储存，以覆盖一夜和几天的多云天气。这就是 PHES 的作用。

将电池和 PHES 相结合的混合存储系统优于单独的任何一种技术。电池的储能成本相对较低 （$/GW），但储能成本较高 （$/GWh）。PHES 的储能成本高于电池 （$/GW），但储能成本 （$/GWh） 要便宜得多。混合动力系统既有廉价能源 （GWh） 又有廉价电力 （GW）。

在混合动力系统中，存储可以收取存储费用。在平静和多云的时期，大型 PHES 储液罐可以 24/7 全天候为电池充电一周。例如，具有 350 GWh 储能和 2 GW 发电功率的 PHES 系统可以在一周内每天为 12 节 4 小时电池充电 （48 GWh）。这种混合动力系统实际上具有 370 GWh 的储能和 12 GW 的储能功率。纯电池系统在第一天后会耗尽能量，而纯 PHES 系统将动力不足。

另一个优势是，电池可以在中午前后以 12 GW 的功率收集负电价 4 小时，并在接下来的 20 小时内对大型但低功耗的 PHES 系统进行涓流充电——并且在 PHES 系统满员之前的一周内每天这样做。换句话说，混合动力系统在 12 GW 的峰值电价下收获，并以负电价充电。

全球抽水蓄能地图集列出了 820,000 个站点，总储能量为 8600 万 GWh。这相当于大约 20000 亿辆电动汽车的有效存储量，远远超过世界所需的存储量。因此，只需要最好的网站。关键成本参数是大水头（上下水库之间的高度差，最好是 600-1600 m）、大水岩比（大量水被相对较小的岩壁蓄水，最好是 15-50）和短压力隧道（几公里）。

非凡的 PHES 站点具有极低的资本成本。适用于普通水电项目的成本估算不适用于优质站点。Atlas 中最好和最差的地点的资本成本相差 10 倍。由于大多数地区都有大量过剩的站点，因此只需要开发最好的站点。重要的是，PHES 是资本密集型投资，但预期使用寿命比电池长得多。

在世界大多数地区都可以找到非常好的 PHES 站点，而且资本成本非常低。例如，澳大利亚正在建设的 Snowy 2.0 PHES 系统预计 350 GWh 存储的资本成本为 80 亿美元，相当于每千瓦时 23 美元（$8B/350GWh）。这比同等电池的资本成本低约 10 倍。澳大利亚有数十个成本相似的潜在地点。

许多地区的 PHES 潜力比澳大利亚更高，包括数千个指示性资本成本为 10-15 美元/kWh 的站点。最好是 50 到 5000 GWh 的大尺寸，分别足以容纳 100 万和 1 亿富裕和完全电气化的人。该图显示了全球 500 GWh 站点的位置。北欧是一个明显缺乏优质遗址的地区。幸运的是，巴尔干地区具有出色的 PHES 潜力，足以为欧盟提供所需的所有存储。

阿特拉斯

在地图集中，最佳地点标有星号（成本等级 AAA）、三角形（等级 AA）或深红点（等级 A）。绿地意味着 2 个新水库;Bluefield 使用现有的水库;Brownfield 使用了一个已废弃的矿井;Turkeynest 的意思是平地。用户可以平移、缩放、旋转和倾斜。单击水库或隧道路线会产生不同的信息弹出窗口，其中包含 26 项详细信息。可以在左侧窗格中选择 2 到 5000 GWh 范围内的不同大小。选择 MapSettings/3D Terrain 以获得 3D 视图。平地上的渡槽或低压隧道通常允许较短的压力隧道。新输电的成本通常可以与新的太阳能和风电场分摊。大多数 Atlas 站点都在河外，不需要在河流上建造任何新的水坝。包括一个指示性成本模型。