可再生燃料作為儲存方式
當可再生能源發(fā)電供不應求時，采用化石燃料燃燒發(fā)電進行電量補充 — 這是最簡單的可以采用的能源儲存方式之一。
不過隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可再生能源滲透率的提高，還可以采用可儲存的可再生燃料替代化石燃料進行能源的儲存，如生物質能、合成烴燃料和氫。但有一點是需要注意的，雖然燃料電池使用氫（或采用傳統(tǒng)燃燒發(fā)電方式）不會排放二氧化碳，但生物質燃燒和合成烴燃料的利用都會產(chǎn)生二氧化碳（除非在系統(tǒng)中采用碳捕捉裝置）。
既然如此，能否不采用生物質？
還有一些更加復雜的系統(tǒng)可以將過剩的電能和風能轉變成燃料。如果能夠保證氫的需求平穩(wěn)持續(xù)的話，如用于運輸業(yè)中，那么通過消耗過剩的電能（采用電解方式）制氫也是一種選擇。而反過來通過氫發(fā)電的話，可以通過儲存于地下的氫來實現(xiàn)。
替代能源，或者說那些與我們在過去一百年中已經(jīng)習慣的能源比較接近的能源，如果含碳的話，其實也是來自太陽能或風能。在這方面，通常采用的是碳捕捉與封存方式，比如從當前的化石燃料開采系統(tǒng)、直接的太陽能光熱或大氣中二氧化碳的電化學轉換等方式中進行二氧化碳捕捉。
不過，要想讓這些方式真正可行的話還需要技術的進一步發(fā)展。而從中期來看，可能還存在一些相對緩和的能源儲備挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)可以通過當前的技術解決。
通過壓縮空氣進行能源儲存
有一個很好的例子就是通過壓縮空氣進行能源儲存。壓縮空氣能源儲存（CAES）的基本做法就是將基礎核電或煤電設施產(chǎn)出的非高峰時期的電能轉移到用電高峰時期，而僅僅消耗原本用于用電高峰時期發(fā)電（比如傳統(tǒng)的燃氣輪機）的燃氣或燃油的一部分。
風能或太陽能發(fā)電的過剩電量可以用于空氣的壓縮。這種方式通常需要幾個步驟，主要為了使產(chǎn)生的熱量降到最低 — 熱能無法進行長期儲存。在需要時壓縮空氣被釋放，通過渦輪進行發(fā)電。壓縮空氣釋放后會產(chǎn)生較強的冷卻效應，這時必須進行加熱，這樣才能使壓縮空氣在環(huán)境溫度下釋放出來。
到目前為止，全球只有兩個采用壓縮空氣進行能源儲存的工廠：一個位于德國Huntorf市，屬于E.N Kraftwerke公司，1978年建，規(guī)模為290MW；另一個位于美國阿拉巴馬州Mclntosh市，屬于阿拉巴馬電力公司（Alabama Electric Corporation），1991年交付使用，規(guī)模為110MW。Huntorf市的空氣蓄能工廠采用了一個容量為30萬立方米的地下洞穴儲倉；另外一個工廠將壓縮過程產(chǎn)生的熱量儲存起來，然后通過渦輪重新發(fā)電。
儲存循環(huán)效率通常為40%～50%，而能源儲存設施最初只是用來解決用電高峰需求，也就是在夜間進行充電，在用電高峰時放電。但是為了吸納更多的可再生能源，就需要延長儲存時間，這樣就會產(chǎn)生更多的熱能，從而降低了充放電的效率。
抽水蓄能
抽水蓄能是全球范圍內(nèi)廣泛采用的一種能源儲存技術，主要有如下兩種運行方式：
■ 系統(tǒng)將水抽到高位，然后釋放到低位，通過普通的水輪機進行重新發(fā)電。
■ 另外一種方式不會將水抽到高位，而是采用水庫的水電系統(tǒng)與需要儲存的風能或太陽能發(fā)電系統(tǒng)之間的協(xié)作運行方式。這樣當風力發(fā)電或太陽能發(fā)電系統(tǒng)無電能產(chǎn)出時，水力發(fā)電就可以填補消費者的需求；而當風力發(fā)電或太陽能發(fā)電供過于求時，水力發(fā)電量就會相應減少。這種能源儲存方式需要在兩種子系統(tǒng)之間建立較強的電力傳輸網(wǎng)絡。目前，全球只有為數(shù)不多的幾個地方建有這樣的水電設施，且擁有上述這種大型水庫（季節(jié)性的或年度性的）。這些設施基本都是很久以前建立的，因為當時類似積水淹沒山體地貌等問題不會像今天這樣招致反對的聲音。
電池和地下儲存
其他可以采用的能源儲存方式還有具有較高能量輸入和輸出的可逆化學反應，不過此類想法都尚未轉變成商業(yè)應用現(xiàn)實。目前可以采用的高級電池技術還僅僅局限于規(guī)模較小的應用領域，而如何提高應用規(guī)模是新的開發(fā)方向，但是要想真正實現(xiàn)商業(yè)化應用的話，電池的價格還需要進一步降低。
氫儲存從技術上說是可行的，但是這種技術成本較高，而且需要大量燃料電池的配合。原因有兩個方面：
■ 無論是采用可逆高溫燃料電池將電能轉變成氫以及將氫轉變成電；還是采用傳統(tǒng)堿性燃料電池（電解池）來制氫及采用高級燃料電池來重新產(chǎn)生電能；其轉換效率都比傳統(tǒng)的燃燒類渦輪機發(fā)電的效率高；
■ 未來，氫作為能源載體可能會引起更多的關注，比如用于驅動汽車。因此，如果將電能轉變成氫后，就不必再轉回為電能了，而是直接用于汽車或固定式燃料電池中。在新能源汽車方面，人們認為電池/柴油混合動力車在未來一段時間內(nèi)將成為最主要的方式。而在氫被廣泛視作能源載體的能源系統(tǒng)中，最可能的應用方式是電池和燃料電池相結合的混合動力車，而且將很自然地取代上面這種電池/柴油混合動力車。
熱電聯(lián)產(chǎn)和燃料電池
采用固定式燃料電池進行能源儲存有一個優(yōu)勢，即在所有轉換過程中產(chǎn)生的熱量可以用來滿足供熱需求。這種方式可以應用于區(qū)域供熱系統(tǒng)（集中儲存）及私人住宅中。在私人住宅這種情況下，燃料電池采用分散布局的方式（主要采用離子交換膜燃料電池）。所有轉換過程中產(chǎn)生的廢熱都可以利用起來，用于滿足低溫供熱需求，而無需再建立專門的供熱廠。(完)
關于作者：
Bent Sfrensen是丹麥羅斯基勒大學環(huán)境、社會與空間變換學院教授。
