數千年來，人們一直利用水的力量進行工作。由於流水的能量可以捕捉並轉化為電能，水力發電（又稱水力發電）在19世紀末成為一種電力來源。水力發電是再生能源的基石，自19 世紀末以來不斷發展，透過其儲存和發電能力為太陽能和風能提供支援。不同類型的水力發電廠，如徑流式、水庫式和抽水蓄能式，可滿足不同的能源需求。

什麼是水力發電？

工程師昆廷-普魯薩德（Quentin Ploussard）和阿貢國家實驗室能源、環境和經濟系統分析中心主任弗拉基米爾-科里塔洛夫（Vladimir Koritarov）將介紹水是如何用來發電和儲電的。水力發電在支持風能和太陽能等再生能源方面發揮著重要作用，因為這些能源並不總是能發電。水力發電就像電池一樣，能夠儲存能量並在需要時使用。 35 年來，阿貢一直在幫助世界各國滿足日益增長的水力發電需求，為此開發了電腦模型和工具，幫助各國做出有關電網、水資源利用和水力發電廠的決策。

水力發電是當今最大的再生能源生產商之一。它在支持其他再生能源（如快速增長的太陽能和風能）方面也發揮著重要作用。當陽光不充足、風力減弱時，這些能源就無法發電。水力發電可以透過從水庫釋放更多的水來增加發電量。另一方面，當風能和太陽能發電量過多時，水力發電可以將多餘的能量以水的形式儲存在水庫中，以便日後使用。

水力發電廠有多種類型：

• 徑流式電站幾乎不儲存能量。它們的發電能力因河水流量而異。
• 水庫發電廠具有儲存能力，可依需求調整發電量。
• 抽水蓄能水力發電廠（PSH）作為大型蓄水池運作。抽水蓄能水力發電站在兩個不同海拔高度的水體（一個較高，一個較低）之間進行水循環。水被抽到高處的水體中以儲存能量，然後在需要發電時被釋放到低處的水體中。目前，在美國所有公用事業規模的儲能設備中，PSH 設備約佔93%。

35 年來，美國能源部阿貢國家實驗室的科學家一直在幫助滿足全球日益增長的水力發電需求。由於建造新的水力發電廠或更新現有的水力發電廠都具有挑戰性，阿貢開發的電腦模型現已在20 多個國家使用，以幫助政府和電網營運商規劃電網、提高水資源利用率、確定能力並提供水電服務的成本效益估算。

阿貢科學家也與美國其他國家實驗室和PSH 開發人員合作，編寫了一本評估指南，幫助決策者擴大現有工廠或建造新設施。

阿貢的能力透過以下方式為水力發電產業提供幫助：

• 研究水力發電如何在清潔能源中發揮重要作用，在太陽能或風能無法利用時提供急需的電力以填補空白
• 提供可在全球範圍內使用的最先進的建模工具、應用和分析。
• 透過使用阿貢領先計算設施，提供世界一流的超級計算機，以擴大建模的複雜性並縮短處理時間，從而更快地得出結果。

資料來源：阿貢國家實驗室

水力發電是歷史最悠久、規模最大的再生能源之一。水力發電利用流動水的自然流動來發電。水力發電廠提供了全球約60% 的再生能源電力。

水力發電廠的主要類型包括徑流式水力發電廠、蓄水式水力發電廠和抽水蓄能式水力發電廠。徑流式水力發電廠幾乎沒有蓄水能力。蓄水式水力發電廠通常有大型水庫，具有很大的蓄水能力，而抽水蓄能水力發電廠則像巨大的蓄水池一樣運作。

抽水蓄能水力發電廠透過讓(1) 上部水庫中的水向下流動，帶動(2) 渦輪機和(3) 發電機旋轉，從而在需要時發電，並在幾秒鐘內將電力供應給(4)電網。之後，當電力充足且價值較低時，水會被抽回上游水庫。

抽水蓄能水力發電是目前唯一商業化的長時間蓄能技術，隨著電力系統朝向風能和太陽能發電發展，這種技術將變得越來越有價值。

編譯自: ScitechDaily