電力儲能技術

如何保持電力生產和供應之間的平衡并使之最優化是一個巨大的挑戰，這需要統籌協調技術進步、商業運作和管理政策等諸多因素。電力儲能技術是智能電網、可分布式發電、微電網以及可再生能源并入常規電網不可或缺的支撐技術，有助于電網系統的安全、穩定、高效運行，大規模儲能技術則有望將可再生能源發電并入常規電網的比例提高到20%以上。據PikeResearch預測，從2011年到2021年的十年間，儲能技術應用領域的全球總投資將超過1220億美元，其中用于可再生能源并網（特別是風電）和電力市場削峰填谷的投資將分別占50%和31%。

由于受到季節、氣象和地域等條件的影響，風能和太陽能發電等可再生能源發電存在明顯的隨機性、間隙性和波動性等問題，其電力大規模并入常規電網會對電網調峰和系統安全運行帶來顯著影響。研究表明，如果風力發電裝機占電網容量比例達20%以上，電網的調峰能力和安全運行將面臨巨大挑戰。而電力儲能技術在很大程度上解決了上述問題，使大規模風力發電和太陽能發電能夠方便可靠地并入常規電網，因而成為提高電網運行穩定性、調整頻率、補償負荷波動的一種有效手段。

儲能技術主要分為物理儲能(如抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等)、化學儲能(如鉛酸電池、氧化還原液流電池、鈉流電池、鋰離子電池)和電磁儲能(如超導電磁儲能、超級電容器儲能等)三大類。根據各種儲能技術的特點，飛輪儲能、超導電磁儲能和超級電容器儲能適合于需要提供短時較大的脈沖功率場合，如應對電壓暫降和瞬時停電、提高用戶的用電質量，抑制電力系統低頻振蕩、提高系統穩定性等；而抽水儲能、壓縮空氣儲能和電化學電池儲能適合于系統調峰、大型應急電源、可再生能源并入等大規模、大容量的應用場合。

目前最成熟的大規模儲能方式是抽水蓄能，它需要配建上、下游兩個水庫。在負荷低谷時段抽水蓄能設備處于電動機工作狀態，將下游水庫的水抽到上游水庫保存，在負荷高峰時設備處于發電機工作狀態，利用儲存在上游水庫中的水發電。其能量轉換效率在70%到75%左右。但由于受建站選址要求高、建設周期長和動態調節響應速度慢等因素的影響，抽水儲能技術的大規模推廣應用受到一定程度的限制。目前全球抽水儲能電站總裝機容量9000萬千瓦，約占全球發電裝機容量的3%。

壓縮空氣儲能是另一種能實現大規模工業應用的儲能方式。利用這種儲能方式，在電網負荷低谷期將富余電能用于驅動空氣壓縮機，將空氣高壓密封在山洞、報廢礦井和過期油氣井中；在電網負荷高峰期釋放壓縮空氣推動燃汽輪機發電。由于具有效率高、壽命長、響應速度快等特點，且能源轉化效率較高（約為75%左右），因而壓縮空氣儲能是具有發展潛力的儲能技術之一。

加快開發新能源是人類的明智選擇

隨著化石能源的不斷發現和采掘技術的進步，未來數十年內其成本依然會比其他零碳排放能源具有競爭優勢。此外，從美國目前的狀況來看，未來50年能源供應結構依然會保持能源形式多樣化的局面。但為了能夠及時減緩未來全球氣候變暖的風險，必須加速清潔能源和可再生能源技術大規模商業化應用的步伐。雖然任何技術創新將取決于其所能帶來的效益，但人類的惰性、現實狀況及可預見的財務風險等因素，使人們更傾向于維持現狀。為此，各國政府的政策必須致力于激勵發明和創新，并使之能與市場力量密切配合。

過去30年間，全球發生極端天氣事件（如極端高溫、洪水和干旱等）的頻度不斷增加，由此造成的經濟損失每年超過1500億美元，而越來越多的證據也表明極端天氣事件與全球氣候變暖有關。雖然緩解這種狀況的總體代價具有巨大的不確定性，但我們需要制定相關政策，將各種能源形式的總體成本直接考量到其市場價格中。

未來幾十年，全球范圍內使用經濟合算的可再生能源的需求將會不斷增加，人類利用可再生能源的效率也將會不斷提高，其成本也會越來越具有競爭優勢。隨著科技的進步、研發投入的加大、公共政策關注力度的增加，以及公眾認識程度的逐步提高，人類利用經濟合算、可獲取和具有可持續性的能源步伐一定會加快，并將以此推動作為經濟增長的動力，增加能源安全和減緩全球氣候變暖的風險。否則，人類將會遇到難以預測的后果。正如國際能源署在《全球能源展望》中所指出的那樣——“如果我們人類不改變目前的方向，未來將會在這條道路上毀滅自己。”