克服風能和太陽能等可再生能源間歇性的一種方法是抽水蓄能 (PHES)。

抽水蓄能並不是一個新構想，但其優點和實用性對於渴望提高能源網路的彈性並更加依賴可再生能源的國家來說，正變得越來越有說服力。PHES 可在地區或國家層面上儲存能源，儲存時間可長達數小時或數天。在此背景下，世界上最大的抽水蓄能站之一 Bath County 抽水蓄能站的發電容量為 3GW，可儲存 24GWh，而最大的運行電池儲存設施可能只儲存 1-2GWh 的電量。

提供大容量、長時間的儲存設施與間歇性或高變化發電結合使用時，可增強電網的復原能力。儲存的能源可在需要時調度，提高電網的可靠性，尤其是在高需求時期或停電期間。在高輸出低需求時期，能源儲存也可減少可再生能源的削減需求。因此，它可將更多可再生、低CO2能源的價值最大化。

正如能源轉換過程中常見的情況一樣，儘管這項技術已經過充分驗證，但仍存在許多開發障礙，需要經驗豐富的多學科方法和時間來克服。PHES 設施需要具備適當拓樸結構的儲水量，以及有利的地質、水文條件，並靠近電網基礎設施和需求中心。這些要求限制了潛在場址的數量，新的 PHES 機會看起來可能有限，那麼 PHES 如何在能源轉型中發揮更大的作用呢？

從水力發電到 PHES

在奧雅納，我們一直在思考如何以最佳方式擴大 PHES 的使用，並為電力網路提供急需的長期儲存。全球有大量現有的水力發電資產，但根據 IHA 的《2022 年水力發電現況報告》，目前只有 12% 的水力發電容量提供抽水蓄能。

然而，在剩餘的 88% 中，客戶和運營商正開始考慮在現有的水力發電廠中加裝 PHES 設施。這可能涉及在現有的下層水庫中增加一個新的上層水庫和 PHES 發電廠，或在一系列梯級水庫中引入抽水設施，使上游的水流回流。改造方法可提供機會增加水力發電資產作為發電與儲存設施的價值，而使用現有水庫可能有助於限制 PHES 對環境的影響，並克服一些與新基礎建設專案相關的發展挑戰。

我們都知道，能源轉型需要加速，因此任何可能縮短能源儲存交付時程的方案都必須加以追求。並非每個地點都適合增加 PHES 設施，但這可能是值得探索和考慮的極有價值的能源儲存機會。

其次，一些工業後場地也具有發展 PHES 的潛力。可改建的礦井或採石場，或用於灌溉和季節性蓄水的水庫，均可改建為增設 PHES。在這些地點進行改裝可減輕許多與選址相關的挑戰，限制重大的土地使用改變，並重新利用不再用作先前用途的土地。

瞭解抽水蓄能的機會

將水力發電設施改裝為 PHES 會在許多設計和工程層面帶來機會（和挑戰）。這就是我們如何處理每個專案的方法：

PHES framework
PHES framework

選擇可行的地點

與任何大型能源基礎建設專案一樣，PHES 選址是一項複雜的任務。透過與不同地區 PHES 專案的客戶合作，我們了解到考慮該地區的社會和環境特性以及 PHES 工程挑戰的重要性。您需要對地形、地質和洪水風險有透徹的技術瞭解，但開發人員也需要欣賞景觀的特色和遺產，並對當地生態和生物多樣性有深刻的認識，以確保每個設施都能達到我們所能達到的永續性。改造資產提供了機會，可利用可能已適合水力發電或工業用途的地點，並為當地環境和社區帶來額外效益。

這些資產都是長期投資，要確保它們在整個生命週期中都能提供能源市場、社會和環境所需的產品是一種微妙的平衡，通常有賴於最新的科學理解和分析，例如高品質的氣候預測和複雜的能源建模，以確保設施能在未來很長一段時間內保持高效和可持續發展。

我們為澳洲新南威爾斯州政府所設計的抽水蓄能路線圖，正是利用這些經驗，為這個試圖擺脫對煤炭長期依賴的國家，描繪出更永續的未來。

自然積極投資

環境問題始終是 PHES 計劃的核心問題，因為水壩建設和新的淹沒區域會影響現有的棲息地，但透過縝密的規劃和管理，計劃也能對當地生態、野生動物和景觀產生正面影響。保護當地環境、維持現有特色與景觀是我們在利茲洪水緩解計劃第一期工程中的主要考量，該工程是英國同類工程中最大的工程之一。在更大的規模上，我們利用重新造林、新植樹木和天然土方工程來管理水源，並降低秘魯沿海地區的洪水風險，這是我們執行「秘魯改變重建」計畫的一部分。

利用礦山、採石場和水庫進行改建，可提供改善當地環境的寶貴機會，這正是我們在 Bendingo 地下抽水式水力設施中所做的工作。可考慮創造新棲息地的機會，以及確保周邊地區生物多樣性的投資。通過賦予其新的用途，使其重新具有價值，這將有助於資金場地整治和棲息地及生態的恢復，否則可能難以實現。

低碳能源儲存

雖然建造大型、全新的 PHES 資產無可否認地意味著大量的碳排放，但從整個生命週期營運的角度來看，PHES 本身的表現優於目前的其他能源儲存技術。對現有基礎設施進行改造可大幅減少這些排放，進一步提升該技術的環保認證。

運營碳也很有價值。PHES 系統的往返效率可高達 82%，與其他大型儲能系統相比非常優勝，並可確保儲存過程中的能量損失保持在較低水平。

面向未來的投資

誠然，PHES 所需的初始投資似乎令人望而生畏，尤其是與其他儲存技術相比。然而，從整個生命週期的角度來評估，PHES 是最具成本效益的儲存解決方案，因此佔全球能源儲存容量的 90% 以上。PHES 設施是最耐用的能源儲存技術之一，壽命超過 80 年。這種長壽性，加上 PHES 所產生的相對穩定性和低風險收入，應使其成為長期投資（如養老基金）的吸引人的選擇。

此外，PHES 運作方式具有固有的靈活性，使其對能源市場動態具有高度的適應性和反應能力。運營商可在能源價格較低的非高峰期抽水，並在高峰期發電，除了平衡能力和輔助服務的潛在市場獎勵外，還可創造可觀回報的機會。

加速去碳化

尋找低排放的能源去碳化方法是全球的首要任務。鑒於 PHES 的眾多優勢，它應在正在進行的能源轉型中扮演重要且日益重要的角色。通過探索改造現有基礎設施的機會，我們不僅可以最大限度地降低成本和排放，還可能為被忽視的棕地找到生產用途，並為社區帶來新的經濟機會。此時此刻，我們應該大膽創新地思考擺在我們面前的眾多機會。