中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：儲(chǔ)能的內(nèi)涵儲(chǔ)能即儲(chǔ)存能源，這個(gè)能源可以是熱能、電磁能、機(jī)械能、化學(xué)能等，人類已找到了可儲(chǔ)存這些能量的材料。儲(chǔ)熱能比如用熔融鹽，儲(chǔ)電磁能比如用電容器或超導(dǎo)體，儲(chǔ)機(jī)械能比如用飛輪或抽水蓄能電站，儲(chǔ)化學(xué)能比如常見(jiàn)的各種電池。儲(chǔ)存光能、核能也是儲(chǔ)能的一種，但人類還沒(méi)有找到可人工儲(chǔ)存這兩種能量形式的材料。能量密度這個(gè)指標(biāo)是一把雙刃劍，指單位體積或質(zhì)量的物體所能儲(chǔ)存的能量。能量密度太低，表示這種儲(chǔ)能材料不經(jīng)濟(jì)——要很大或很重的物體才能儲(chǔ)存夠多的能量;能量密度太高，表示這種儲(chǔ)能材料不安全——在有限空間或質(zhì)量的物體內(nèi)儲(chǔ)存巨大能量，這個(gè)物體就是炸彈，比如小巧的核彈頭內(nèi)儲(chǔ)存著大量的核能，釋放能量時(shí)產(chǎn)生巨大破壞力。
儲(chǔ)能的動(dòng)力圍繞這個(gè)指標(biāo)，人類一直在尋求平衡，希望能夠找到一種安全且能量密度高的儲(chǔ)能材料。很幸運(yùn)，人類很早就發(fā)現(xiàn)了適合的儲(chǔ)能材料——煤炭、石油、天然氣。這是地球給人類的饋贈(zèng)，經(jīng)過(guò)了數(shù)億年的光合作用和地質(zhì)運(yùn)動(dòng)，地球?qū)⒛芰棵芏鹊偷奶?yáng)能，儲(chǔ)存到了這些能量密度高且利用相對(duì)安全的化石能源中。人類也因此進(jìn)入了現(xiàn)代文明。不過(guò)地球母親的饋贈(zèng)畢竟是有限的，人類使用化石能源的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)地球能承受的限度，人類只好再另覓能源。太陽(yáng)能，以及由太陽(yáng)能所產(chǎn)生的風(fēng)能、海洋能(潮汐能不是來(lái)源于太陽(yáng)能)、生物質(zhì)能，步入人們的視野。只不過(guò)人類沒(méi)有足夠的智慧和足夠的時(shí)間，讓這些能源也變成化石能源一樣的高密度能源，大部分是通過(guò)發(fā)電，直接并迅速地利用了這些能源。但這些能源最大的問(wèn)題是時(shí)有時(shí)無(wú)的間歇性和時(shí)大時(shí)小的波動(dòng)性，并且還很難預(yù)測(cè)，這使得一直想認(rèn)識(shí)世界改造世界的人類非常懊惱，于是在用能需求不變的前提下，只有兩種辦法，一種是把一個(gè)地方多余的能量運(yùn)到另一個(gè)需要能量的地方去，另一種是把多余的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，等需要的時(shí)候再用。
兩種方式的比較1、經(jīng)濟(jì)方面。現(xiàn)在基本可以確定，人類利用這些可再生能源(定義見(jiàn)“能源政乾方”第1期，或回復(fù)“分類”)的方式主要是發(fā)電。而把1度電送去別處的成本約1至5角錢(qián)(依靠電網(wǎng))，把1度電儲(chǔ)存起來(lái)在釋放出來(lái)的成本超過(guò)1元錢(qián)，有些儲(chǔ)能方式成本遠(yuǎn)超1元錢(qián)(見(jiàn)文章最后的表格)，則該建設(shè)電網(wǎng)還是建設(shè)儲(chǔ)能設(shè)施已十分明了。當(dāng)然，這里有個(gè)問(wèn)題在于一個(gè)地方富裕電力，而是否另一個(gè)地方是否正好缺電，如果不缺電則無(wú)法送出。這里我們一般認(rèn)為，地球上沒(méi)有完全相同的兩個(gè)地方，如果另一個(gè)地方不缺電，那就把電網(wǎng)擴(kuò)大，總能找到缺電的地方。(未來(lái)我們將推出一期“儲(chǔ)能成本”專題，這里簡(jiǎn)要以鋰電池為例說(shuō)明儲(chǔ)能成本：目前1kWh的鋰電池成本超過(guò)2000元，而循環(huán)壽命約2000次，在不考慮放電深度和容量衰減的條件下，充放1kWh電能的成本是1元錢(qián))
2、資源環(huán)境方面。輸電所用的材料基本上是銅鋁鋼，也有一部分陶瓷和半導(dǎo)體材料，都比較好獲得，資源量也豐富。而儲(chǔ)能所需原材料多種多樣：化學(xué)儲(chǔ)能要各種各樣的金屬和非金屬材料，有些還有污染;電磁儲(chǔ)能要超導(dǎo)材料或者電容器中的電介質(zhì)材料;熱儲(chǔ)能要各種高溫化學(xué)熱工質(zhì);機(jī)械儲(chǔ)能對(duì)原材料要求不高，但也有特殊要求，比如抽水蓄能要選址上下都有水庫(kù)的山，壓縮空氣儲(chǔ)能需要一個(gè)大洞，飛輪儲(chǔ)能需要磁懸浮材料等等。對(duì)比來(lái)看，儲(chǔ)能真是條很艱辛的路。占地資源方面各有千秋，目前儲(chǔ)能設(shè)施的能量密度低，占地范圍大，而輸電線路需要占用輸電走廊，在環(huán)境地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)建設(shè)難度大。
3、管理學(xué)方面。一個(gè)企業(yè)能夠調(diào)動(dòng)的資源越多越好，資金周轉(zhuǎn)越快越好，庫(kù)存越少越好。利用可再生能源也一樣，當(dāng)然是一個(gè)地區(qū)能獲得可再生能源的來(lái)源越多越好，地區(qū)間能源流動(dòng)的越順暢越好，儲(chǔ)存的越少越好。一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)論是：如果能源可以直接被用掉，為什么還要儲(chǔ)存起來(lái)再用掉呢。當(dāng)然現(xiàn)實(shí)中確實(shí)需要考慮聯(lián)網(wǎng)成本，就如同企業(yè)需要考慮交易成本一樣，但并不能否定聯(lián)網(wǎng)是努力的方向。不過(guò)庫(kù)存也并非沒(méi)有必要，比如市場(chǎng)價(jià)格高企時(shí)，釋放庫(kù)存，獲利更多，就如同儲(chǔ)能在電價(jià)高時(shí)放電一樣。但為什么市場(chǎng)價(jià)格高的原因我們可以再深究，無(wú)外乎供應(yīng)端產(chǎn)能不夠或市場(chǎng)流通渠道不暢，對(duì)應(yīng)于電力系統(tǒng)就是發(fā)電功率不足或存在線路阻塞。在發(fā)電功率不足這方面，我們大可不必?fù)?dān)心，世界各國(guó)的可用容量基本都大于最高用電負(fù)荷，如果可再生能源大發(fā)展后，可用容量會(huì)更大(這里不考慮電網(wǎng)輸電限制)。在線路阻塞這方面，剛才已經(jīng)分析過(guò)經(jīng)濟(jì)性，剩下的就是公眾是否接受輸電線路建設(shè)以及建設(shè)難度的問(wèn)題了(大電網(wǎng)的調(diào)度難度是另一個(gè)問(wèn)題)。對(duì)于一個(gè)用電地區(qū)，長(zhǎng)期的線路阻塞的情況是不可能存在的，只可能在尖峰負(fù)荷時(shí)缺電，這里也是儲(chǔ)能的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，即偏重應(yīng)用其功率特性，后文將會(huì)提到。
綜上可知，在電力系統(tǒng)大規(guī)模的儲(chǔ)能是不經(jīng)濟(jì)的，為了利用可再生能源，我們應(yīng)該推廣更大范圍的電網(wǎng)互聯(lián)，除非建設(shè)和運(yùn)維電網(wǎng)的成本極高，比如在條件惡劣地區(qū)。
儲(chǔ)能的未來(lái)當(dāng)然這并不是說(shuō)我們不要儲(chǔ)能了，小編的意思只是不發(fā)展大規(guī)模儲(chǔ)能。因?yàn)閮?chǔ)能可以更好的應(yīng)用在兩個(gè)方面：
一是不規(guī)律移動(dòng)的用能系統(tǒng)，最典型的是電動(dòng)汽車。規(guī)律的移動(dòng)用能系統(tǒng)，比如火車，我們是可以做電氣化改造的，沿線敷設(shè)輸電線路的成本還可以接受，并且施工難度不大。而要給電動(dòng)汽車建設(shè)實(shí)時(shí)的充電網(wǎng)絡(luò)成本太高了，除非無(wú)線定向充電技術(shù)十分發(fā)達(dá)(無(wú)線充電技術(shù)未來(lái)小編還要介紹，展望其前景和應(yīng)用范圍)。油箱本身就是個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備，儲(chǔ)存汽油的能量，一個(gè)可以移動(dòng)的電池當(dāng)然可以替代一個(gè)移動(dòng)的油箱，所以儲(chǔ)能技術(shù)可應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域。
二是需要快速儲(chǔ)能或用能的領(lǐng)域，最典型的是電力系統(tǒng)調(diào)峰。目前有些用戶安裝了儲(chǔ)能設(shè)施，并利用峰谷電價(jià)差盈利，這種模式在未來(lái)可能會(huì)被電力市場(chǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)顛覆。當(dāng)峰谷電價(jià)差別很大時(shí)，如果通過(guò)電力市場(chǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這個(gè)電價(jià)信號(hào)可以傳遞到發(fā)電側(cè)，發(fā)電機(jī)必然會(huì)選擇在電價(jià)低的時(shí)候少發(fā)電、電價(jià)高的時(shí)候多發(fā)電，峰谷電價(jià)差會(huì)降低，儲(chǔ)能的盈利性最終會(huì)消失。所以儲(chǔ)能的容量特性在未來(lái)的電力市場(chǎng)中毫無(wú)前景，但功率特性對(duì)電力系統(tǒng)是有價(jià)值的。當(dāng)發(fā)電機(jī)無(wú)法對(duì)電價(jià)信號(hào)做出快速的功率調(diào)整，或者電網(wǎng)出現(xiàn)阻塞時(shí)(發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)和電網(wǎng)阻塞是很有意思的物理議題，以后會(huì)論述)，儲(chǔ)能設(shè)備可以發(fā)揮自身充放電速度快的優(yōu)勢(shì)，幫助電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)功率平衡，并在輔助服務(wù)市場(chǎng)中盈利。例如現(xiàn)在的抽水蓄能電站，就是用來(lái)快速調(diào)節(jié)功率平衡的。
結(jié)語(yǔ)當(dāng)然，或許有一天，儲(chǔ)能的成本下降到比電網(wǎng)互聯(lián)還要低，并且原材料可以大量獲得不受資源約束，那么本文的前提都將被推翻，屆時(shí)儲(chǔ)能將會(huì)大規(guī)模的應(yīng)用，我們將削弱甚至取消能源輸送體系。那時(shí)才是一場(chǎng)真正的能源革命!
