抽水蓄能

閆升

人類的一切活動都離不開能源。小到呼吸心跳，大到工廠設備運轉，能源驅動著地球上所有生物的繁衍和整個人類社會的運轉。從古至今，我們從一開始燒樹葉、樹枝，演變到后來燒煤炭、石油、天然氣等化石燃料，到今天開始使用風能、水能、地熱能、核能等新能源……其實，我們所使用的絕大部分能源，最初都來自太陽。太陽蘊藏著難以想象的龐大能量，太陽每秒鐘要消耗420萬噸物質，從太陽誕生到今天，太陽總共消耗了相當于100個地球質量那么多的物質。這些能量以光和熱等形式輻射到地球。據統計，地球每秒接收的太陽能量，比全人類24小時內消耗的總能量都多。

為了減少碳排放，減少使用過程中會排放碳的化石燃料的消耗量，直接利用太陽能是很明智的做法，畢竟風能、水能、潮汐能都是“二手”的太陽能。1839年，法國物理學家貝克勒爾偶然發現了光伏效應：在一定條件下，半導體材料能夠在光照下產生電勢差，也就能形成電流。經驗證，硅被認為是最適合制作光伏發電面板的半導體材料。從發明之初到今天，硅基光伏面板發電的成本也在以驚人的速度迅速下降：從最開始的每瓦特50多元，一直下降到今天的每瓦特1.75元。

光伏發電面板組成的“藍色海洋”

光伏發電廠也改變了所在地的生態

我國的甘肅、青海、新疆、西藏和內蒙古等省、自治區充分利用自身光照時間長的天然優勢，大量建造光伏發電廠。由于光伏發電廠一般修建在缺少植被、巖石裸露的荒地，沙塵很容易覆蓋面板，降低發電效率，故清洗面板成了光伏發電廠的日常工作。因日常清洗工作而形成的“長期灌溉”卻讓光伏電廠下方的沙土變得濕潤，光伏面板本身又降低了下方沙土的蒸發量，久而久之，光伏發電廠長出了許多植被，黃土地變得郁郁蔥蔥。為了避免植被陰影影響發電效率，一些光伏發電廠還請來當地牧民，讓羊吃掉電廠里的植被。

不過，太陽能長期以來被扣著“垃圾電”的帽子，這是因為：光伏電廠產生的電時多時少，波動很大，并且全天只有白天能發電，晚上只能作罷。這種巨大的波動性和晝夜間歇性運轉對輸電網提出了巨大挑戰。

為了解決光伏發電廠的波動性和間歇性難題，工程師提出了解決方案：在白天，光伏電廠的一部分發電量傳輸到電網，另一部分發電量儲存起來;到了晚上，儲存起來的電量輸送上網。這樣一來，光伏發電廠就能持續輸出上網電了。

可問題是，用什么來儲存白天產生的額外電能呢？電池的儲電能力太弱，并且本身的壽命也不夠長，還存在超出壽命后的處理和回收等難題。為此，人們提出了一系列大規模儲能方案，其中被應用最多的一種是抽水儲能：在白天，光伏發電廠產生的多余電能驅動水泵，將位于山腳下的蓄水池中的水泵到位于更高處的蓄水池，這樣一來，電能就被轉化成了水的重力勢能。到了晚上，高處蓄水池開閘放水，以穩定的流速驅動發電機的葉片旋轉，從而產生穩定的電能并傳輸到電網。