既然抽水儲能是最為理想的儲能方式，那么只要我們設法解決傳統抽水儲能的資源不足問題，就消除了實現“雙碳”目標的重大障礙。為此，筆者經過系統研究和調查，提出利用硬巖掘進機在地下1000米左右埋深挖掘隧道作為下庫、依托地面水源建設上庫的方式發展地下抽水儲能系統的方案。我國地下1000米深度大多為巖石結構，除地震帶外，地質結構相對穩定，適合發展地下抽水儲能的資源十分豐富。

 

 

 

建設地下抽水儲能系統涉及的工程和技術難點主要包括地下埋深約1000米的地下工程建設施工、1000米級的高水頭水泵水輪機以及用于調頻的變速抽水儲能用電動/發電機。

 

 

 

自本世紀以來，我國地下挖掘技術和地下工程建設技術取得了長足發展，為建設地下抽水儲能電站奠定了堅實基礎。例如，我國自主研發的大口徑硬巖掘進機（TBM）總體上已處于國際領先水平，價格與以前從國外進口的同類裝備相比大幅下降。2021年9月7日，中國制造的全球最大直徑全斷面硬巖掘進機“高加索號”在格魯吉亞組裝完畢并投入使用，表明我國在TBM方面已經達到一個新高度。在我國隧道引水工程建設中，如引漢濟渭等工程，采用硬巖掘進機開挖引水隧道已成為主要施工方案。這些工程裝備制造和實際工程建設的成果充分說明，利用地下空間建設地下抽水儲能電站不存在技術和施工障礙。

 

 

 

當前，在1000米級高水頭水泵水輪機方面，美國通用電氣公司和奧地利安德里茨公司均具備生產此類設備的能力；我國東方電氣和哈爾濱電氣也具備了制造700~750米級高水頭水泵水輪機的能力。在變速抽水儲能用電動/發電機方面，日本已經實現了30萬~40萬千瓦機組的產業能力。我國雖與國際領先水平有所差距，但隨著對相關機組的技術攻關以及需求的不斷增長，可以迎頭趕上。

 

 

 

在經濟性分析方面，日本的研究證明了在800米以上高水頭的情況下，地下抽水儲能系統的經濟性與傳統抽水儲能基本相當。新加坡設想利用廢棄采石場作為上庫，在花崗巖地層人工挖掘下庫和廠房，建造地下抽水儲能電站。經核算，其投資與相同規模的燃油電廠相當，用于電網調峰很有競爭力。為了解決莫斯科市的供電問題,俄羅斯提出在莫斯科市修建地下抽水儲能電站的方案，其總功率為100萬千瓦，投資預算為700美元/千瓦，與傳統抽水儲能電站建設成本基本相當。加拿大北岸電力公司聯合AECOM咨詢公司，對美國威斯卡西特地下抽水儲能工程進行了可行性論證。該工程裝機容量100萬千瓦，地下水庫和廠房位于地下600米深處，容量約為560萬立方米。評估研究表明，該工程實施具有可行性。

 

 

 

我們的研究表明，建設一座200萬千瓦/4~5小時的地下抽水儲能電站，假設其埋深約為1000米，其地下水庫和廠房的基礎設施建設周期大約為5~6年，總的建設周期大約為8年，與傳統抽水儲能電站建設周期基本相當。經估算，整個地下抽水儲能電站的地下土木工程造價約55億元，工程總造價約為150億元，平均投資約為7500元/千瓦，與傳統抽水儲能系統造價的中高位數相當。由此可見，我國地下抽水儲能電站建設的經濟性和建設工期，均可達到與傳統抽水儲能電站相當的水平，為大規模發展地下抽水儲能提供了保障。 本`文@內-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網 ta n pa i fa ng . co m