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当前全球能源结构正经历深刻变革，可再生能源如太阳能和风能的快速发展，为人类社会描绘了绿色未来的美好图景。然而，这些清洁能源固有的间歇性与波动性，也给现有的电力系统带来了前所未有的挑战：如何有效地储存多余的电能，并在需要时稳定供应，成为了摆在各国面前的共同难题。解决大规模、经济高效的储能问题，是推动能源转型，实现可持续发展的关键所在。正是在这样的背景下，各种储能技术，从先进的电池系统到新型的氢能转化方案，都在紧锣密鼓地探索与实践中。其中，抽水蓄能作为一项成熟且应用广泛的储能技术，在全球范围内扮演着重要角色。

在美国加利福尼亚州的内华达山脉深处，在茂密的松树和冷杉林之间，隐藏着一处不为人知的人造奇迹，它或许能为解决这一紧迫的能源问题提供宝贵的经验。这便是南加州爱迪生公司（Southern California Edison）旗下Big Creek水电系统的核心——约翰·S·伊斯特伍德（John S. Eastwood）发电站。

抽水蓄能的魅力与挑战

伊斯特伍德发电站是Big Creek水电系统中的一颗璀璨明珠，它与山脉中的多个人工湖泊相连，水流从高处倾泻而下，推动发电机组旋转，从而产生电力。这个深藏于花岗岩基岩洞穴内的地下电站，自上世纪八十年代后期建成以来，已持续运转了近四十载，为当地提供了经济且稳定的电力供应。

伊斯特伍德发电站的独特之处在于其抽水蓄能功能。当风力发电机和太阳能电池板等可再生能源发电量超出加州电网即时需求时，多余的电能可以被巧妙地利用起来，驱动发电机的反向运转，将水从低处泵回高山上的水库。这种“抽水蓄能”的模式，本质上就是一种将电能以水的势能形式储存起来的方式，以备不时之需。其优势在于技术成熟、寿命长、储能容量大，是目前全球范围内最主要的电力存储方式之一。

然而，大自然的不可预测性，也给这种看似完美的方案带来了严峻的考验。最近四年，加州遭遇了持续不断的干旱，对Big Creek水电系统的水力资源造成了严重影响。到了今年，关键水源沙弗湖（Shaver Lake）的水位下降到历史低点，湖岸边巨大的花岗岩岩石清晰可见。这导致伊斯特伍德发电站可能在今年首次无法正常发电，甚至无法进行抽水蓄能。

爱迪生公司Big Creek生产经理乔尔·普赖海姆（Joel Preheim），一位在当地生活了近六十年的老员工，不无忧虑地表示：“过去三四年可能是我这辈子见过最严重的旱情。”伊斯特伍德抽水蓄能电站的闲置，恰逢加州能源转型的一个关键时期。

加州能源转型背景下的储能需求

随着加州积极推进宏伟的清洁能源目标，太阳能和风能发电的规模正在爆炸式增长。这些仅在阳光充足或风力强劲时才能发电的间歇性电源，对电网的稳定运行提出了更高要求。为了有效管理和储存这些电力，加州能源官员已将大规模抽水蓄能运营纳入研究范围。据外媒报道，负责加州大部分区域长距离输电的机构负责人今年早些时候致函监管机构，强调了这一研究的重要性。

全球能源行业都在竞相寻求经济可行的储能解决方案。埃隆·马斯克（Elon Musk）等科技巨头正投入巨资开发更先进的电池技术。同时，也有其他机构探索着不同寻常的路径，比如利用太阳能生产氢气，并在需要时将氢气转化为电能。而像伊斯特伍德这样的水力抽水蓄能，依然被视为重要的备选方案。

十多年前的2013年10月，加州监管机构为公用事业设定了一个目标：在去年，也就是2024年之前，实现新增1,325兆瓦的储能容量。伊斯特伍德电站自身的抽水蓄能容量为200兆瓦，要达到这一目标，所需的新增储能规模将是伊斯特伍德的六倍多。

加州大学伯克利分校（UC Berkeley）经济学教授卢卡斯·戴维斯（Lucas Davis）指出：“目前绝大多数现有的电力储能都依赖抽水蓄能。”但他同时也表达了担忧：“当我们开始依赖水力储能时，我就会感到紧张。在干旱年份，这无疑是个致命打击。”这充分说明了单一储能方式的脆弱性，以及发展多元化储能技术组合的必要性。

工程奇迹与运营韧性

伊斯特伍德发电站连同其八座姐妹水电站，构成了Big Creek水电系统，一直是爱迪生公司日益缩小的发电组合中的重要组成部分。（Big Creek系统的其他机组仅发电，不具备抽水蓄能功能。）

伊斯特伍德发电站深埋于花岗岩地层之下1000英尺（约300米），是一项令人惊叹的工程壮举。这座电站于上世纪八十年代中期，从1983年到1987年间，在距离弗雷斯诺市（Fresno）以东约90分钟车程的山区建成。在这个仅有200名居民的小镇里，约有89名爱迪生公司的员工日夜坚守，确保Big Creek系统的平稳运行。

这座耗资2.77亿美元的伊斯特伍德电站的核心，隐藏在一道高耸的安全门之后。穿过一条长长的隧道，抵达沙弗湖下方200英尺（约60米）深处的涡轮机，整个过程仿佛置身于儒勒·凡尔纳的《地心游记》场景之中。旅途的尽头便是发电机，它被一个水槽环绕，水流在此推动涡轮旋转。正是这种通过抽水站循环利用水的能力，使得抽水蓄能成为一个极具吸引力的概念。

普赖海姆经理表示：“这就是水力发电的优势，你可以一遍又一遍地重复利用。”

爱迪生公司早在一百多年前，就开始利用Big Creek的水源来为第一批水电站供水。在一百多年前的1913年，Big Creek建成了当时世界上最长的输电线路，将电力输送到洛杉矶。普赖海姆感慨道：“大多数技术都无法持续100年。”

Big Creek曾一度是爱迪生公司第三大电力来源，仅次于圣奥诺弗雷（San Onofre）核电站和莫哈维（Mohave）燃煤电站。如今，Big Creek已比它们两者都更长久地存在着。目前，Big Creek贡献了爱迪生公司5%的电力产出，仅次于其容量为1054兆瓦的Mountainview天然气发电厂。

与天然气和核电站不同，伊斯特伍德及其他水力发电设施能够在大约6分钟内迅速启动。Big Creek调度运营经理安德鲁·麦克米兰（Andrew McMillan）表示：“水力资源非常重要，我们是电网的‘救生艇’。”这突显了水力发电在电网应急响应和调峰中的关键作用。

电网管理与电力过剩的挑战

然而，水力发电的脆弱性也体现在其对自然环境的依赖上。麦克米兰指出，Big Creek湖泊的水位已经下降了33.7英尺（约10.3米）。这为加州电力系统的复杂性又增添了一道难题，该系统正面临前所未有的变革。今年早些时候，有外媒报道，加州独立系统运营商公司（California Independent System Operator Corp.，简称CAISO）首席执行官史蒂夫·伯伯里奇（Steve Berberich）向州监管机构发出警告，管理风能和太阳能电力将很快变得更加复杂。

CAISO负责确保覆盖加州约80%区域的输电系统供需始终完美平衡。有时，太阳能和风能会产生过剩的电力，伯伯里奇的办公室必须设法加以管理。正如电力不足会导致停电一样，过多的电能同样会损害电网及所有连接在其上的设备。

伯伯里奇在致加州公共事业委员会的信函中写道：“储能技术凭借其独特的优势，既能消纳多余的可再生能源，又能迅速将清洁能源回输电网，满足快速爬坡和高峰需求，有潜力成为新型电网的基石。”

但是，以可负担的价格大规模捕获并随后释放多余电力，需要仍在发展中的技术。鉴于抽水蓄能技术的成熟性，当水资源充足时，它无疑是一个极具吸引力的选择。因此，伯伯里奇提醒公用事业监管机构，CAISO将深入研究大规模部署抽水蓄能的益处。

当电力生产过剩时，CAISO发言人史蒂文·格林利（Steven Greenlee）解释道：“我们不能简单地通过关闭或开启发电机组来解决过剩问题。”他指出，目前可用的首要工具是寻找发电机组竞价以减少其出力。如果这种方法无效，那么就会尝试将电力出口到其他地方——通常以负价格出售，这意味着发电方需要付费请他人接收他们的电力。在紧急情况下，CAISO有权命令任何电源停止生产并从电网断开。“但这只是最后的手段，是我们不希望采取的措施。”格林利强调。

捕获多余电力是CAISO的首选方案。随着更多公用事业规模的风能和太阳能项目投入运营，以及越来越多的家庭和企业安装屋顶太阳能，这种紧迫性日益增长。十多年前的2014年春季，伯伯里奇的办公室记录了四次太阳能和风能发电被迫削减的情况，总计约六小时，削减的电力总量超过1700兆瓦。

在这种情况下，伯伯里奇认为，像伊斯特伍德这样的抽水蓄能设施有助于防止这些多余电力的损失。然而，一些专家，如加州大学伯克利分校的戴维斯教授，对过度依赖水力储能作为主要解决方案表示担忧。他认为，干旱已表明水力储能需要进行严肃的审查，同时，其他储能方法的成本和效率也需全面考量。戴维斯教授表示，关于将水力储能作为重点发展方向，“我们还不确定这是否是良好的公共政策。”

结语与展望

从伊斯特伍德发电站的故事中，我们看到了抽水蓄能技术的巨大潜力和其所面临的现实挑战。它作为一种成熟的绿色储能方式，在全球能源转型中仍将发挥重要作用，但其对水资源的依赖性，也提醒着我们，在气候变化日益加剧的今天，任何单一的能源解决方案都可能面临风险。

展望未来，全球能源格局的演变将是多维度、多技术的融合过程。无论是新型电池储能、氢能技术，还是传统抽水蓄能的优化升级，都在共同构建一个更具韧性、更加清洁的能源未来。对于我们中国的跨境从业者而言，持续关注全球能源基础设施的最新进展，理解各国在可持续发展和清洁能源领域的政策导向与技术创新，至关重要。这不仅有助于我们洞察国际市场的趋势，更能为中国企业在绿色制造、可持续供应链建设以及新兴能源技术合作方面，提供宝贵的参考与机遇。理解这些动态，能帮助我们更好地把握全球经济的脉搏，为国内产业的国际化发展提供前瞻性视野。

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