抽水蓄能水電(PSH)或抽水蓄能(PHES)是電力系統用于負載平衡的一種水電儲能。該方法以水的重力勢能的形式存儲能量，從低海拔水庫泵送到高海拔地區。低成本的剩余非高峰電力通常用于運行泵。在高電力需求期間，儲存的水通過渦輪機釋放以產生電力。盡管抽水過程的損失使工廠成為整體能源的凈消耗者，但該系統通過在電力價格最高的高峰需求期間銷售更多電力來增加收入。抽水蓄能水電允許間歇性能源（如太陽能、風能）和其他可再生能源，或來自連續基本負荷能源（如煤炭或核能）的多余電力在需求較高的時期得到保存。與具有相似發電能力的傳統水電站相比，抽水蓄能所使用的水庫非常小，發電周期通常不到半天。抽水蓄能是迄今為止容量xxx的電網儲能形式，截至2020年，美國能源部全球儲能數據庫報告稱，PSH約占全球所有活動跟蹤儲能裝置的95%，其中總裝機容量超過181GW，其中約29GW在美國，總裝機容量超過1.6TWh，其中約250GWh在美國。PSH的往返能源效率在70%–80%之間變化，有些來源聲稱高達87%。PSH的主要缺點是所需場地的專業性，需要地理高度和可用水量。因此，合適的地點可能位于丘陵或山區，并可能位于自然美景區，使PSH容易受到社會和生態問題的影響。至少在美國，最近提出的許多項目都避開了高度敏感或風景優美的地區，有些項目建議利用廢棄礦井等棕地。

在電力需求低的時候，多余的發電能力被用來將水泵入上層水庫。當需求量增加時，水會通過渦輪機釋放回較低的水庫，從而發電。可逆渦輪/發電機組件充當組合泵和渦輪發電機單元（通常是混流式渦輪設計）。變速運行進一步優化了抽水蓄能電站的往返效率。在微型PSH應用中，一組泵和泵作為渦輪機(PAT)可以分別用于泵送和發電階段。通過改變旋轉方向和速度，可以在兩種模式下使用同一泵：泵送的操作點通常與PAT模式的操作點不同。

在開環系統中，純抽水蓄能電站將水儲存在沒有自然流入的上部水庫中，而回抽水電站利用抽水蓄能和傳統水力發電廠的組合，上部水庫部分由來自自然流入的水補充。一條小溪或河流。不使用抽水蓄能的工廠被稱為傳統水力發電廠；具有顯著存儲容量的傳統水力發電廠可能能夠通過將輸出推遲到需要時在電網中發揮與抽水蓄能相似的作用。

考慮到暴露水面的蒸發損失和轉化損失，可以實現70-80%或更多的能量回收。該技術是目前存儲大量電能的xxx成本效益的方法，但資本成本和適當的地理位置是選擇抽水蓄能電站選址的關鍵決策因素。抽水蓄能系統的能量密度相對較低，需要大流量和/或水庫之間的大高度差。儲存大量能量的xxx方法是讓一大片水體相對靠近第二個水體，但要盡可能高。在某些地方，這是自然發生的，在其他地方，一個或兩個水體是人造的。兩個水庫都是人工的并且其中任何一個水庫都不涉及自然流入的項目被稱為閉環系統。這些系統可能是經濟的，因為它們可以消除電網上的負載變化，允許提供基本負荷電力的火力發電站（如燃煤電廠和核電廠）繼續以峰值效率運行，同時減少對峰值功率的需求使用與許多基本負荷熱電廠相同的燃料、天然氣和石油的電廠，但其設計目的是為了靈活性而不是xxx效率。因此，在協調大量異構發電機組時，抽水蓄能系統至關重要。抽水蓄能電站的資本成本相對較高，盡管這在一定程度上被它們證明的長達數十年的使用壽命所緩解——在某些情況下甚至超過一個世紀，這比公用事業規模的電池長三到五倍。當電價變為負值時，除了能源管理，抽水蓄能系統還有助于控制電網頻率并提供備用發電。熱電廠對電力需求突然變化的反應能力要差得多，這可能會導致頻率和電壓不穩定。抽水蓄能電站與其他水力發電廠一樣，可以在幾秒鐘內響應負載變化。抽水蓄能最重要的用途傳統上是平衡基本負荷發電廠，但也可用于減少間歇性能源的波動輸出。抽水蓄能在高電力輸出和低電力需求時提供負載，從而實現額外的系統峰值容量。在某些司法管轄區，電價可能接近于零，有時甚至是負數，因為可用的發電量超過了可吸收的負荷；雖然目前這種情況很少僅由風能或太陽能引起，但風能和太陽能發電量的增加將增加此類事件發生的可能性。作為超大規模光伏發電的平衡，抽水蓄能特別有可能變得尤為重要。增加長距離輸電能力以及大量儲能將成為調節間歇性可再生能源大規模部署的關鍵部分。在一些地區，非固定可再生能源的高普及率提供了40%的年發電量，但在需要額外存儲之前可能會達到60%。

小型抽水蓄能電站無法實現與大型抽水蓄能電站相同的規模經濟，但確實存在一些，包括最近在德國的一個13兆瓦項目。殼牌能源在華盛頓州提出了一個5兆瓦的項目。有些人建議在建筑物中安裝小型抽水蓄能電站，盡管這些還不夠經濟。此外，很難將大型水庫融入城市景觀。然而，一些作者認為供水的技術簡單性和安全性是重要的外部因素。

抽水蓄能的首次使用是1907年在瑞士，位于瑞士沙夫豪森附近的Engeweiher抽水蓄能設施。在1930年代，可逆水力渦輪機問世。這些渦輪機既可以作為渦輪發電機運行，也可以作為電動機驅動的泵反向運行。最新的大型工程技術是可提高效率的變速機器。這些機器在發電時與網絡頻率同步運行，但在抽水時異步運行（獨立于網絡頻率）。美國xxx次使用抽水蓄能是在1930年，康涅狄格電力公司使用位于康涅狄格州新米爾福德附近的一個大型水庫，將水從Housatonic河抽到70米（230英尺）以上的蓄水池.

2009年，世界抽水蓄能發電容量為104吉瓦，而其他來源聲稱為127吉瓦，占所有類型的公用事業級電力存儲的絕大多數。在總共140吉瓦的水電中，歐盟的凈容量為38.3吉瓦（占世界容量的36.8%），占歐盟總凈電力容量的5%。日本的凈容量為25.5吉瓦（占世界容量的24.5%）。2010年，美國的抽水蓄能發電容量為21.5吉瓦（占世界容量的20.6%）。2020年，PSH在美國貢獻了21,073GWh的能源，但為-5,321GWh（凈），因為抽水消耗的能源多于產生的能源。到2014年，銘牌抽水蓄能容量已增長到21.6吉瓦，抽水蓄能占美國電網規模儲能的97%。截至2014年底，在美國新抽水蓄能水電站的FERC許可流程的各個階段，共有51個活躍的項目提案，總裝機容量為39吉瓦，但目前沒有新電站在建。當時的美國。下面列出了五個xxx的運營抽水蓄能電站（詳細列表參見抽水蓄能水電站列表）：

2018年6月，澳大利亞聯邦政府宣布已在塔斯馬尼亞州確定了14個抽水蓄能電站，如果在巴斯海峽下方建造第二條互連線，則有可能為國家電網增加4.8GW。Snowy2.0項目已獲得批準，該項目將連接新南威爾士州雪山現有的兩座水壩，提供2,000兆瓦的容量和350,000兆瓦時的儲能。

傳統的水電大壩還可以在混合系統中利用抽水蓄能，該系統既可以從自然流入水庫的水產生電力，也可以儲存從大壩下方抽xxx庫的水。1973年，美國的GrandCoulee大壩通過泵回系統進行了擴建。現有的大壩可以通過反向渦輪機重新供電，從而延長工廠滿負荷運行的時間。可選地，可以在大壩中添加抽水式發電站，例如RussellDam(1992)，以增加發電能力。利用現有大壩的上部水庫和輸電系統可以加快項目進度并降低成本。2019年1月，中國國家電網公司宣布計劃投資57億美元在河北、吉林、浙江、山東和新疆自治區建設5個總容量為6GW的抽水蓄能電站。中國正尋求到2020年建設40GW的抽水蓄能裝機容量。

抽水蓄能電站可以使用海水運行，盡管與使用淡水相比存在額外的挑戰，例如鹽水腐蝕和藤壺生長。法國240兆瓦的朗斯潮汐發電站于1966年落成，可部分用作抽水蓄能電站。當在非高峰時段出現漲潮時，渦輪機可用于將比漲潮自然引入的海水更多的海水泵入水庫。它是同類中xxx的大型發電廠。1999年，沖繩的30兆瓦Yanbaru項目是xxx個海水抽水蓄能示范項目。它已經退役。一個300兆瓦的基于海水的拉奈島抽水蓄能項目被考慮用于夏威夷的拉奈島，并且已經在愛爾蘭提出了基于海水的項目。智利北部阿塔卡馬沙漠的兩個擬議項目將使用600兆瓦的光伏太陽能（塔拉帕卡的天空）和300兆瓦的抽水蓄能（塔拉帕卡的鏡子），將海水從海岸懸崖提升600米（2,000英尺）。

對地下水庫的利用進行了調查。最近的例子包括在俄亥俄州諾頓市擬建的Summit項目、在肯塔基州擬建的Maysville項目（地下石灰石礦），以及新澤西州的MountHope項目，該項目將使用以前的鐵礦作為下部儲層。位于Pyh?j?rvi（芬蘭）的Callio礦場擬建的儲能將利用歐洲最深的賤金屬礦，高差為1,450米（4,760英尺）。已經提出了幾個新的地下抽水蓄能項目。如果這些項目使用現有的地下礦山空間，則這些項目的每千瓦成本估算可能低于地面項目。涉及合適的地下空間的機會有限，在澳大利亞維多利亞州的本迪戈，本迪戈可持續發展集團已提議將本迪戈旗下的舊金礦用于抽水蓄能。本迪戈擁有世界上任何地方最集中的深豎井硬巖礦，在19世紀下半葉，本迪戈地下有5,000多個豎井。最深的豎井在地下垂直延伸1,406米。最近的一項預可行性研究表明，該概念是可行的，發電量為30兆瓦，運行時間為6小時，水頭超過750米。總部位于美國的初創公司QuidnetEnergy正在探索利用廢棄的油氣井進行抽水蓄能。如果成功，他們希望擴大到使用美國300萬口廢棄井中的許多或大部分。

抽水蓄能的小型（或微型）應用可以建立在溪流和基礎設施內，例如飲用水網絡和人工造雪基礎設施。在這方面，雨水盆地已被具體實施，作為微型抽水蓄能蓄水池的一種具有成本效益的解決方案。此類工廠提供分布式儲能和分布式靈活電力生產，并有助于間歇性可再生能源技術（如風能和太陽能）的分散集成。可用于小型抽水蓄能水電站的水庫可能包括天然或人工湖、其他結構（如灌溉）內的水庫，或礦山或地下軍事設施的未使用部分。

2017年3月，研究項目StEnSea（海上儲能）宣布他們成功完成了對抽水蓄能水下水庫的為期4周的測試。在這種配置中，一個空心球被淹沒并錨定在很深的地方，作為下層水庫，而上層水庫是封閉的水體。當水通過集成在球體中的可逆渦輪機進入時，就會產生電力。在非高峰時段，渦輪機改變方向并使用電網的剩余電力再次抽水。當水進入時產生的能量與球體上方水柱的高度成正比增長，換句話說：球體位置越深，它可以存儲的能量就越密集。因此，水下儲層的儲能能力不受傳統意義上的重力能量支配，而是受垂向壓力變化的支配。雖然StEnSea的測試是在康斯坦茨湖淡水中100m的深度進行的，但預計該技術將用于更深的鹽水中。由于水下水庫只需要一根連接電纜，它可以使用的深度僅受渦輪機可以運行的深度的限制，目前限制為700m。

在這種水下配置中設計鹽水抽水蓄能的挑戰帶來了一系列優勢：

• 不需要土地面積，
• 除電纜外，沒有任何機械結構需要跨越勢能差的距離，
• 在有足夠海底面積的情況下，多個水庫可以無限制地擴展存儲容量，
• 如果水庫坍塌，除了水庫本身的損失外，后果將是有限的，
• 上部水庫的蒸發對能量轉換效率沒有影響，
• 可以從附近的海上風電場建立水庫和電網之間的電力傳輸，從而限制傳輸損耗并消除對陸上電纜許可的需求。

當前的商業設計具有內徑為30m的球體浸沒到700m將對應于20MWh的容量，使用5MW渦輪機將導致4小時的放電時間。擁有多個此類水庫的能源園區將使存儲成本達到每千瓦時幾歐分左右，而建筑和設備成本在每千瓦1,200至1,400歐元之間。為避免過高的傳輸成本和損失，水庫應遠離人口稠密地區的深水海岸，例如挪威、西班牙、美國和日本。有了這個限制，該概念將允許全球電力存儲接近900GWh。相比之下，能夠在30m球體大小的蓄水池中儲存20MWh電力的傳統重力抽水蓄能器需要519m的水頭，加壓水管跨越的高度通常需要山或山為了支持。

使用蓄水池和小型發電機的抽水蓄能系統，pico水電也可能對閉環家庭能源發電系統有效。

利用水力壓裂可將壓力儲存在地下的地層中，例如頁巖。使用的頁巖不含碳氫化合物。