一

調(diào)水儲能提出的背景

調(diào)水儲能，這個概念即涉及調(diào)水，又涉及儲能，在實現(xiàn)調(diào)水的同時又實現(xiàn)儲能。

調(diào)水主要是水利部門的職能，儲能是電力系統(tǒng)的工作，因此，調(diào)水儲能是跨行業(yè)的一個組合概念。

為什么要提出這個新概念呢？

背景一

文明建設要求我們調(diào)整治水思路，注重人與自然的和諧，在防洪和供水得到保障的情況下，更加注態(tài)用水的需求。

調(diào)水工程的建設目標在常規(guī)滿足生產(chǎn)和生活用水基礎上加入了滿足用水這個重要指標，對文明的重視甚至使得**以滿足用水為建設目標的調(diào)水工程成為可能。

背景二

我國水資源分布不均，南多北少。

西北和華北由于降雨較少，大量的沙漠、沙地均分布在這一廣袤區(qū)域，環(huán)境**脆弱，如何引水這里的環(huán)境成為眾多專家學者研究探討的問題，這個重大問題的解決在當今的技術條件下是否還有更好的方案？

背景三

由于經(jīng)濟發(fā)展速度放慢和產(chǎn)能過剩，近幾年，發(fā)電設備年利用小時數(shù)逐年下降，同時存在大量的棄水棄風棄光現(xiàn)象，可能源發(fā)電面臨的限電問題日趨嚴重，

發(fā)電設備利用小時數(shù)過低和清潔能源消納已成為社會關注的焦點。

有沒有一種發(fā)展思路既能大量消納棄掉的可能源還能吸收較大的電力產(chǎn)能？

文明建設已成國策，要建設文明國家，西北華北的環(huán)境需要，環(huán)境的需要水源，水源需要調(diào)水工程，調(diào)水工程需要驅動，恰恰現(xiàn)在有大量的棄能和產(chǎn)能需要消納，這些棄能和產(chǎn)能能否轉化為驅動調(diào)水工程的呢？

將抽水蓄能這種主要的儲能方式與調(diào)水工程的驅動聯(lián)系起來，一個創(chuàng)新的概念誕生了：

調(diào)水儲能。

二

調(diào)水儲能與抽水蓄能的異同

調(diào)水儲能與抽水蓄能兩者有什么異同？

，兩者應用的目標不同。

抽水儲能主要是作為一種儲能方式，服務于電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻和事故備用等；

調(diào)水儲能著眼于文明國策，解決調(diào)水工程的來源和綠色可能源的消納問題。

，兩者蘊含的工程內(nèi)容不同。

抽水儲能對應著抽水儲能電站。

調(diào)水儲能首先要實現(xiàn)跨流域調(diào)水，在調(diào)水區(qū)和受水區(qū)之間恰當選擇分水凹地形修建水庫，對應的調(diào)水儲能電站一般至少有下庫（調(diào)水區(qū)）、上庫（分水凹）、下庫（受水區(qū)）3個水庫及相應的泵站、水輪發(fā)電機組及其他配套設施。

一般而言，調(diào)水儲能電站的工程規(guī)模比抽水儲能電站規(guī)模大得多，為了實現(xiàn)一些大的流域之間的調(diào)水，可能要修建一系列的水庫、引水隧洞、明渠等工程設施以建成調(diào)水儲能電站群組聯(lián)合運行。

第三，儲能電站的運行方式不同。

抽水儲能電站采用可逆式水輪機組，抽水時以泵站方式運行，發(fā)電時以水輪機方式運行，抽取的水流一般原路返回，不涉及水流在不同流域之間輸送。

調(diào)水儲能電站要實現(xiàn)水流在不同流域之間的輸送，因此，在調(diào)水區(qū)是以泵站抽水方式運行，在受水區(qū)以水輪機發(fā)電方式運行，水流一般沿調(diào)水路線單向流動，不**要原路返回。

兩者的一個共同點是抽水時都實現(xiàn)儲能，儲能的物理原理**相同（電能轉化為水的勢能）。

抽水儲能

基本技術原理圖

調(diào)水儲能

基本技術原理圖

三

調(diào)水儲能的概念和內(nèi)涵

調(diào)水儲能的概念

描述為：

著眼于大范圍區(qū)域環(huán)境的改良，充分利用河道和湖泊的連通和輸送能力，以實現(xiàn)水流在不同尺度流域之間輸送為目標，綜合考慮地形、、等因素合理選擇工程地點修建儲能電站，消納電力能源網(wǎng)絡的棄能或閑置產(chǎn)能，各種工程設施與河道或湖泊組合形成的水流鏈路和電力網(wǎng)絡之間不斷進行交換和互補，在為電網(wǎng)提供可靠的儲能調(diào)節(jié)穩(wěn)定能力的同時，實現(xiàn)水資源的跨流域/地域的空間調(diào)配。

調(diào)水儲能這個新概念立足于我國水資源空間分布不均及電網(wǎng)儲能需求的客觀事實，具有豐富的內(nèi)涵。

，調(diào)水儲能著眼于，立意高遠。

傳統(tǒng)的調(diào)水工程主要是滿足生產(chǎn)和生活用水，調(diào)水儲能將用水擺在突出優(yōu)先的位置，著眼于國家整個西北和華北的環(huán)境，調(diào)水目標優(yōu)先順序為先活產(chǎn)，為國家文明建設提供水資源戰(zhàn)略支撐。

，調(diào)水儲能增進國家整體福利。

調(diào)水儲能跨越水利和電力兩大行業(yè)，從國家整體利益高度，將兩大行業(yè)的問題聯(lián)系起來求得解，在為電網(wǎng)建立分布式儲能系統(tǒng)的同時實現(xiàn)水資源跨流域空間配置（即跨流域調(diào)水）。

調(diào)水可以消納電網(wǎng)大量棄能和閑置產(chǎn)能，電網(wǎng)可以為調(diào)水提供驅動。

第三，調(diào)水儲能可以具體表現(xiàn)為一種工程設施——調(diào)水儲能電站。

有別于傳統(tǒng)的抽水蓄能電站，調(diào)水儲能電站以實現(xiàn)水流在不同尺度流域之間輸送為目標，不同尺度的流域對應著規(guī)模大小不同的調(diào)水儲能電站，大的流域之間的水流輸送可能需要大小不一的調(diào)水儲能電站群組聯(lián)合運行才能完成。

第四，調(diào)水儲能意味著可以組成調(diào)水儲能系統(tǒng)。

調(diào)水儲能電站群組聯(lián)合運行就是一個調(diào)水儲能系統(tǒng)。

調(diào)水儲能系統(tǒng)由河道、湖泊、關鍵節(jié)點的調(diào)水儲能電站、輸水設施（隧洞或明渠）形成水流鏈路，水流鏈路可能是的，也有可能形成閉環(huán)，水流鏈路與電力網(wǎng)絡之間不斷進行交換。

調(diào)水工程跨越的區(qū)域或流域范圍決定著調(diào)水儲能系統(tǒng)的規(guī)模大小。

第五，調(diào)水儲能可以成為一門新的學科。

它涉及水文水資源、水利工程、地質(zhì)力學、水力動力設備、發(fā)電工程、環(huán)境、氣象氣候、工程管理、經(jīng)濟規(guī)劃、公共政策管理等多學科的知識和技能。

調(diào)水儲能線路與電站的規(guī)劃、選址、建設和管理為廣大研究工作者開辟了一個全新的綜合性研究領域，可以帶動水利、電力、環(huán)境、經(jīng)濟、管理等多學科的交叉、集成和創(chuàng)新。

第六，調(diào)水儲能可以成為發(fā)展戰(zhàn)略。

調(diào)水儲能著眼大格局，統(tǒng)籌考慮將南方多余水資源調(diào)往西北華北干旱地區(qū)，其間要修建大量的調(diào)水儲能電站和其他配套輸水設施，投資巨大，不僅為水利行業(yè)發(fā)展提供新思路，而且為電力行業(yè)的儲能建設和新能源開發(fā)指引新方向。

調(diào)水儲能事業(yè)的推進對國家整個發(fā)展影響深遠，**可以上升為國家層面的發(fā)展戰(zhàn)略。

四

調(diào)水儲能的發(fā)展前景

調(diào)水儲能在相鄰流域分水嶺處巧妙選址修建儲能電站，在流域的一邊水流逆向躍升儲能再沿流域的另一邊下泄發(fā)電，實現(xiàn)傳統(tǒng)抽水蓄能電站儲能功能的同時完成相鄰流域的河湖連通和水資源配置。

這一創(chuàng)新的技術思路跳出了就水治水的思維局限，將水資源配置與電力能源開發(fā)地聯(lián)系起來，不僅可以形成**主要江河湖庫縱橫貫通的水資源配置格局，而且可以建立覆蓋**的分布式電網(wǎng)儲能系統(tǒng)，對于我國宏觀水資源配置、電網(wǎng)儲能調(diào)節(jié)運行、可能源消納開發(fā)及基礎設施投資等均具有重大戰(zhàn)略價值，具有廣闊的發(fā)展前景。

為我國水資源配置提供新的解決方案

南多北少是我國水資源國土分布的基本國情，已經(jīng)修建的南水北調(diào)中線和東線及規(guī)劃的西線工程是我國水資源宏觀配置的主要工程措施。

南水北調(diào)中線和東線發(fā)揮了重要作用，但設計的總體思路沒有考慮調(diào)水工程與周圍環(huán)境的水系連通及電力能源的開發(fā)利用。

調(diào)水儲能充分利用江河的水流輸送能力，在流域分水嶺修建調(diào)水儲能電站可將**各大流域和主要江河湖庫地連通起來，形成橫貫南北、東西互濟的大型水資源配置網(wǎng)絡系統(tǒng)，為我國各種尺度的水資源配置提供切實可行的解決方案。

為電網(wǎng)儲能建設提供新的規(guī)劃

調(diào)水儲能是基于抽水蓄能的技術創(chuàng)新，為電網(wǎng)儲能建設提供新的規(guī)劃，也為電網(wǎng)儲能建設提供新的指導原則，即**儲能電站的建設規(guī)劃兼顧我國宏觀的水資源整體配置。

如果不對現(xiàn)有抽水蓄能電站建設規(guī)劃的指導思想進行大的調(diào)整，僅為電網(wǎng)運行而儲能，電力行業(yè)的大量棄能和龐大的產(chǎn)能就無法找到大的消納方式和出口，國家的整體經(jīng)濟福利將受到較大的和傷害。

調(diào)水儲能可以將水調(diào)和電調(diào)結合，在實現(xiàn)水資源的空間配置調(diào)度的同時也為電網(wǎng)建立了大規(guī)模的分布式儲能系統(tǒng)，還可為風電、光電、核電及其他綠色能源的開發(fā)創(chuàng)造**有利的條件，地提高能源電網(wǎng)的負荷調(diào)節(jié)能力、可靠性和穩(wěn)定性。

我國西北和華北對水資源的龐大需求為大規(guī)模消納電網(wǎng)棄能和閑置產(chǎn)能提供了現(xiàn)實的可能，也為儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。

為國家經(jīng)濟大發(fā)展提供新的引擎

調(diào)水儲能服務于文明建設，為我國西北和華北環(huán)境的提供水資源保障，可以成為基礎設施投資補短板的一個熱點。

調(diào)水儲能要修建大量的調(diào)水儲能電站和大量配套的工程引水設施，需要很大的投資。

短期而言，龐大的工程投資將直接拉動鋼材、水泥、建筑材料、機械、電力設備等各行業(yè)的需求，工程建設的繁重任務將吸收上千萬的勞動就業(yè)大軍；

長期來看，據(jù)初步測算，覆蓋**的水資源配置網(wǎng)絡工程實施后每年可以從南方向北方調(diào)送1000億～1500億m3水資源量，整體可增加儲能發(fā)電裝機4.5億kW左右，每年可消納清潔能源超過1.5萬億kWh，對農(nóng)業(yè)與的價值無可估量。

為全球能源互聯(lián)網(wǎng)與全球水問題解決提供中國方案

調(diào)水儲能涉及的一系列技術都是通用的，不僅可用于解決我國的水問題和電網(wǎng)運行的儲能調(diào)節(jié)問題，而且可為全球能源互聯(lián)網(wǎng)和全球水問題的解決提供中國方案。

能源互聯(lián)網(wǎng)是一種基于可能源、分布式、共享的網(wǎng)絡，其本質(zhì)特征還是要基于可的綠色能源。

但風能和光能這些綠色能源具有間歇性、波動性特點，需要儲能系統(tǒng)對這些波動能源進行吸收調(diào)節(jié)，而在儲能系統(tǒng)的建設中還是以水流勢能儲能作為**方案。

世界各國也基本面臨與我國類似的水問題：

洪澇災害、干旱缺水和水體污染。

調(diào)水儲能可為世界各國（特別是地勢起伏不平的國家）提供將水問題與電網(wǎng)儲能系統(tǒng)建設統(tǒng)籌解決的可行方案，修建的調(diào)水工程可為各國解決水資源的短缺和配置問題，工程中修建的調(diào)水儲能電站還可增強各國電網(wǎng)儲能調(diào)節(jié)和新能源開發(fā)潛力

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