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可再生能源近年來(lái)得到了快速的發(fā)展，不僅僅是由于這是促進(jìn)減少碳排放的有效途徑，更因?yàn)轱L(fēng)能和太陽(yáng)能是全球普遍存在的能源資源：本地開(kāi)發(fā)，本地使用，無(wú)需運(yùn)輸，更不用考慮國(guó)際市場(chǎng)的波動(dòng)。在相關(guān)成本不斷降低的背景下，很多之前經(jīng)濟(jì)性不算好的地方也能使用風(fēng)能和太陽(yáng)能了。但是由于這兩種發(fā)電方式天然的間歇性和不穩(wěn)定性，可靠、低成本的儲(chǔ)能系統(tǒng)也越來(lái)越受到重視。
除非地球不自轉(zhuǎn)，太陽(yáng)能面板每天最多工作十幾個(gè)小時(shí)，而且雨雪霧霾都有可能導(dǎo)致發(fā)電效率大幅下降；風(fēng)能的工作時(shí)間會(huì)更多一些，但是強(qiáng)度則很不確定——有時(shí)微風(fēng)習(xí)習(xí)，有時(shí)會(huì)來(lái)10級(jí)臺(tái)風(fēng)。最初的調(diào)節(jié)儲(chǔ)能系統(tǒng)都是使用電池，但是成本非常高，對(duì)電池的性能要求也很高。隨著近年來(lái)新能源汽車(chē)的快速發(fā)展，電池領(lǐng)域的創(chuàng)新和改進(jìn)，讓大功率的電池系統(tǒng)成本降低到了一個(gè)可能接受的區(qū)間。

1大功率鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)

澳大利亞準(zhǔn)備利用特斯拉的鋰離子電池技術(shù)建造世界上最大的電池系統(tǒng)之一，這個(gè)足球場(chǎng)大小的電池將提供高達(dá)300 MW的輸出功率和450 MWH的存儲(chǔ)能力。該電池被稱(chēng)為“維多利亞大電池”，項(xiàng)目位于澳大利亞人口第二大地區(qū)維多利亞州。

之前維多利亞州嚴(yán)重依賴燃煤發(fā)電廠，該州希望未來(lái)十年內(nèi)50%的電力由可再生能源提供。這個(gè)巨大電池可在系統(tǒng)判斷電網(wǎng)供電不足時(shí)，在一分鐘內(nèi)投入使用，為一百萬(wàn)戶家庭提供一小時(shí)的電力供應(yīng)。

這個(gè)大型電池組由Tesla Megapacks組成，每臺(tái)電池的額定功率為3 MWh，預(yù)計(jì)將布設(shè)150臺(tái)設(shè)備。

巨型電池組的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)：不受地形和環(huán)境因素影響，大部分地方都可以使用，安全高效，可控性極強(qiáng)，缺點(diǎn)就是貴：該項(xiàng)目投資預(yù)計(jì)超過(guò)8000萬(wàn)美元，約合人民幣5.28億元。雖然有分析顯示，每投資1美元的電池，將會(huì)為維多利亞州的家庭和商業(yè)用戶帶來(lái)2美元的收益。但是這種儲(chǔ)能方式顯然更適合發(fā)達(dá)國(guó)家使用。

2重力儲(chǔ)能系統(tǒng)

利用重力將能量積攢起來(lái)并不算新鮮，古代戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)使用的滾木礌石便是如此。平時(shí)使用人力、畜力將重物慢慢拉到高處，到了合適的時(shí)機(jī)稍微推動(dòng)一下，重力會(huì)幫忙殺死敵人。而在最近，一家英國(guó)能源初創(chuàng)公司通過(guò)開(kāi)始建造由重力驅(qū)動(dòng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，在重力史上寫(xiě)下了屬于自己的篇章。

正如該公司在其網(wǎng)站上所說(shuō)：“我們的專(zhuān)利技術(shù)基于一個(gè)簡(jiǎn)單的原理：升高和降低重物來(lái)存儲(chǔ)和釋放能量。”Gravitricity公司將在高大的豎井中操縱巨大的重量，以根據(jù)需要存儲(chǔ)和釋放能量。豎井深度接近一英里，重量將在500至5000噸之間。

在項(xiàng)目測(cè)試中，演示者使用懸掛在鋼纜上的兩個(gè)25噸重物，在不到一秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)了全功率輸出，進(jìn)一步的測(cè)試則使用兩個(gè)重物，一個(gè)接一個(gè)地下降，讓系統(tǒng)輸出的電力更加平穩(wěn)可控。

該系統(tǒng)的輸出功率最大可以達(dá)到20 MW，可連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)。與電池系統(tǒng)不同，它們的存儲(chǔ)原理令其可以每天多次充電和放電，轉(zhuǎn)化效率為80—90％，并且二十年之內(nèi)不會(huì)降低存儲(chǔ)容量和功率，理論上可以使用長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)。

這套系統(tǒng)的成本明顯低于巨型鋰電池解決方案，最大的可變成本來(lái)自于礦井——如果選址地有廢棄的礦井，并且足夠深，那么很顯然發(fā)電機(jī)和絞盤(pán)、鋼纜花不了多少錢(qián)。

3鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)

壓縮空氣儲(chǔ)能是利用剩余電力壓縮空氣，并將其儲(chǔ)藏在高壓密封設(shè)施內(nèi)，需要時(shí)再釋放出來(lái)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。這種技術(shù)多年前就已經(jīng)出現(xiàn)，關(guān)鍵在于成本：大容量、密封性好的容器是很貴的。利用開(kāi)采鹽礦后剩余的礦洞來(lái)儲(chǔ)存壓縮空氣是這一領(lǐng)域最新的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)目前已有示范性項(xiàng)目即將建成。

鹽穴，即鹽礦開(kāi)采后留下的礦洞，是一種寶貴的不可再生資源。我國(guó)鹽穴資源豐富，大部分體積巨大且密封性良好，適于儲(chǔ)存石油、天然氣等重要戰(zhàn)略物資，也是儲(chǔ)存高壓空氣的理想場(chǎng)所。


金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目是目前空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域唯一國(guó)家示范項(xiàng)目、國(guó)內(nèi)首個(gè)鹽穴儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目和世界首座非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能商業(yè)電站，本期建設(shè)1套6萬(wàn)千瓦×5小時(shí)的鹽穴非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電年利用小時(shí)數(shù)約為1660小時(shí)，電換電效率為60%以上，使用壽命超過(guò)30年，二期規(guī)劃建設(shè)規(guī)模為35萬(wàn)千瓦，終期規(guī)模將達(dá)100萬(wàn)千瓦。項(xiàng)目除供電外，還能利用壓縮熱和透平的低溫排氣實(shí)現(xiàn)供熱、供冷，能量綜合效率可以達(dá)到85%。隨著技術(shù)研發(fā)的推進(jìn)，未來(lái)的儲(chǔ)能效率有望突破70%。

4液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)

利用天然礦洞來(lái)儲(chǔ)存壓縮空氣成本當(dāng)然很低，但這種礦洞資源屬于可遇而不可求，可以使用的地方很有限。同樣是使用壓縮空氣作為儲(chǔ)能方式，英國(guó)的這家公司試圖讓這種方案具有更廣的適用范圍。



利用剩余電力將空氣降溫到零下196℃，空氣將被液化，這樣體積便縮小了近700倍，極大地降低了對(duì)儲(chǔ)存裝置容量的需求。需要輸出電力時(shí)，空氣膨脹驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)即可供電，轉(zhuǎn)化效率約為60-70%。這比電池效率略低，但是儲(chǔ)罐的成本非常低，而且不需要補(bǔ)充耗材，使用壽命很長(zhǎng)，具有大規(guī)模推廣的潛力。

該系統(tǒng)是由來(lái)自英國(guó)赫特福德郡的自學(xué)成才的“后院發(fā)明家”彼得·迪爾曼設(shè)計(jì)的，已獲得英國(guó)政府的1000萬(wàn)英鎊資助，建成的50 MW儲(chǔ)能設(shè)備將為為曼徹斯特附近大約50000個(gè)家庭存儲(chǔ)5個(gè)小時(shí)的電力。

原標(biāo)題：儲(chǔ)能系統(tǒng)損有余而補(bǔ)不足