电力储能技术

如何保持电力生产和供应之间的平衡并使之最优化是一个巨大的挑战，这需要统筹协调技术进步、商业运作和管理政策等诸多因素。电力储能技术是智能电网、可分布式发电、微电网以及可再生能源并入常规电网不可或缺的支撑技术，有助于电网系统的安全、稳定、高效运行，大规模储能技术则有望将可再生能源发电并入常规电网的比例提高到20%以上。据PikeResearch预测，从2011年到2021年的十年间，储能技术应用领域的全球总投资将超过1220亿美元，其中用于可再生能源并网（特别是风电）和电力市场削峰填谷的投资将分别占50%和31%。

由于受到季节、气象和地域等条件的影响，风能和太阳能发电等可再生能源发电存在明显的随机性、间隙性和波动性等问题，其电力大规模并入常规电网会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响。研究表明，如果风力发电装机占电网容量比例达20%以上，电网的调峰能力和安全运行将面临巨大挑战。而电力储能技术在很大程度上解决了上述问题，使大规模风力发电和太阳能发电能够方便可靠地并入常规电网，因而成为提高电网运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种有效手段。

储能技术主要分为物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠流电池、锂离子电池)和电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器储能等)三大类。根据各种储能技术的特点，飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合，如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量，抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等；而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。

目前最成熟的大规模储能方式是抽水蓄能，它需要配建上、下游两个水库。在负荷低谷时段抽水蓄能设备处于电动机工作状态，将下游水库的水抽到上游水库保存，在负荷高峰时设备处于发电机工作状态，利用储存在上游水库中的水发电。其能量转换效率在70%到75%左右。但由于受建站选址要求高、建设周期长和动态调节响应速度慢等因素的影响，抽水储能技术的大规模推广应用受到一定程度的限制。目前全球抽水储能电站总装机容量9000万千瓦，约占全球发电装机容量的3%。

压缩空气储能是另一种能实现大规模工业应用的储能方式。利用这种储能方式，在电网负荷低谷期将富余电能用于驱动空气压缩机，将空气高压密封在山洞、报废矿井和过期油气井中；在电网负荷高峰期释放压缩空气推动燃汽轮机发电。由于具有效率高、寿命长、响应速度快等特点，且能源转化效率较高（约为75%左右），因而压缩空气储能是具有发展潜力的储能技术之一。

加快开发新能源是人类的明智选择

随着化石能源的不断发现和采掘技术的进步，未来数十年内其成本依然会比其他零碳排放能源具有竞争优势。此外，从美国目前的状况来看，未来50年能源供应结构依然会保持能源形式多样化的局面。但为了能够及时减缓未来全球气候变暖的风险，必须加速清洁能源和可再生能源技术大规模商业化应用的步伐。虽然任何技术创新将取决于其所能带来的效益，但人类的惰性、现实状况及可预见的财务风险等因素，使人们更倾向于维持现状。为此，各国政府的政策必须致力于激励发明和创新，并使之能与市场力量密切配合。

过去30年间，全球发生极端天气事件（如极端高温、洪水和干旱等）的频度不断增加，由此造成的经济损失每年超过1500亿美元，而越来越多的证据也表明极端天气事件与全球气候变暖有关。虽然缓解这种状况的总体代价具有巨大的不确定性，但我们需要制定相关政策，将各种能源形式的总体成本直接考量到其市场价格中。

未来几十年，全球范围内使用经济合算的可再生能源的需求将会不断增加，人类利用可再生能源的效率也将会不断提高，其成本也会越来越具有竞争优势。随着科技的进步、研发投入的加大、公共政策关注力度的增加，以及公众认识程度的逐步提高，人类利用经济合算、可获取和具有可持续性的能源步伐一定会加快，并将以此推动作为经济增长的动力，增加能源安全和减缓全球气候变暖的风险。否则，人类将会遇到难以预测的后果。正如国际能源署在《全球能源展望》中所指出的那样——“如果我们人类不改变目前的方向，未来将会在这条道路上毁灭自己。”