太陽能和風(fēng)電等可再生能源，最近成為了熱門的產(chǎn)業(yè)，特別是當(dāng)信息技術(shù)的發(fā)展，使得配電系統(tǒng)的控制有了多種方法之時(shí)。但發(fā)展氣候友好型、安全又可負(fù)擔(dān)的電力的另外一個(gè)關(guān)鍵組成部分———大規(guī)模電力的存儲———卻很大程度上被忽視了。
不過如今，儲能產(chǎn)業(yè)正逐步步入聚光燈之下。在美國，在能源部門激勵下，無論是風(fēng)險(xiǎn)資本的投資興趣，還是管理公用事業(yè)的州政府層的政策轉(zhuǎn)換，都向能源存儲領(lǐng)域有所傾斜，將儲能設(shè)備接入電網(wǎng)的基礎(chǔ)工作已經(jīng)開始了。
能源結(jié)構(gòu)變化呼喚大規(guī)模儲能
“儲能是把我們的電網(wǎng)升級到下一個(gè)水平的重要程序。”馬特·羅杰斯說，他是美國能源部長朱棣文的資深顧問。
存儲起來的能源是我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?，例如手機(jī)和筆記本電腦的電池。但是現(xiàn)在的焦點(diǎn)是建設(shè)電網(wǎng)規(guī)模的存儲技術(shù)?？赡艿耐緩桨ū檬剿娔茉?、空氣壓縮系統(tǒng)、飛輪，甚至超大型的電池。這些技術(shù)可以在能源系統(tǒng)中執(zhí)行多項(xiàng)重要任務(wù)。
電網(wǎng)經(jīng)營者必須保持電力穩(wěn)定可靠地流向用戶，這項(xiàng)任務(wù)被稱之為頻率調(diào)整，現(xiàn)在像太陽能和風(fēng)電這樣不可預(yù)測的能源的加入，頻率調(diào)整變得復(fù)雜化了。外部環(huán)境的轉(zhuǎn)換會讓這些能源的輸出迅速改變，比如云彩擋住太陽或者風(fēng)力下降。
除了每分鐘都會發(fā)生的輸出功率的變化，太陽能和風(fēng)電同樣會有更大的產(chǎn)出差異：太陽在夜間不能照耀，在許多地方，風(fēng)力也只有在白天才穩(wěn)定。能源專家們把這稱為“間歇性”。
電網(wǎng)系統(tǒng)通常都是用輸出更可控的化石燃料發(fā)電廠來彌補(bǔ)電網(wǎng)的間歇性。但是如果可再生能源在能源構(gòu)成中占據(jù)更大份額———比如加州的目標(biāo)就是2020年達(dá)到33%———可獲取的在電力波峰和波谷之間起緩和作用的化石燃料比重下降了，這使存儲技術(shù)變得尤為關(guān)鍵。
加州能源會的能源專家麥克·格雷夫贊同這個(gè)提法。“將來會有一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，政策要求可再生能源的開發(fā)必須同時(shí)伴隨著儲能技術(shù)的運(yùn)用。”
更節(jié)能高效的電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)方式
最近的研究還顯示，與化石燃料相比，儲能技術(shù)可以對供需轉(zhuǎn)換有更快的反應(yīng)。格雷夫解釋道，能效管理經(jīng)理可以用儲能技術(shù)解決間歇性問題，跟用傳統(tǒng)能源進(jìn)行調(diào)節(jié)相比，可能只需要耗費(fèi)一半的能源。
電網(wǎng)系統(tǒng)必須建設(shè)起能夠應(yīng)對電力峰值的系統(tǒng)，這個(gè)峰值電網(wǎng)系統(tǒng)可能在一天、一周、一年的不同時(shí)段內(nèi)多次達(dá)到。為此目的，公用設(shè)施傳統(tǒng)上是依靠投入額外的化石燃料發(fā)電廠發(fā)電。
但是化石燃料發(fā)電廠只有在全日制運(yùn)行時(shí)效率才最高。那些為滿足電力峰值需求而開通的邊緣性電廠，其效率一般比較低，而且比終日運(yùn)行的發(fā)電廠效率低。運(yùn)用存儲技術(shù)來滿足電力峰值，可以不必啟動這些不清潔而且昂貴的發(fā)電站。因?yàn)榇鎯夹g(shù)的設(shè)址更隨意些，所以它對建設(shè)運(yùn)輸線路的要求同樣降低了，某咨詢公司的高級分析師吉姆·艾耶說。這是一個(gè)福音，因?yàn)榇蟛糠值碾娋W(wǎng)系統(tǒng)都爭取建設(shè)運(yùn)輸線的權(quán)利。其結(jié)果是，在獲批建設(shè)后，他們建設(shè)的運(yùn)輸線往往會遠(yuǎn)超實(shí)際需要。
“有些線路可能二三十年都用不上，這是資本的巨大浪費(fèi)。”大衛(wèi)·麥克米倫說，他是儲能開發(fā)和顧問公司兆瓦存儲工場的主席和合伙創(chuàng)始人。“如果你部署儲能的話，你就無需再建更多的運(yùn)輸線。”
存儲可以幫助電網(wǎng)系統(tǒng)為其所產(chǎn)電力獲得最優(yōu)價(jià)格，通過運(yùn)用一種叫做“時(shí)間轉(zhuǎn)換”的策略。能源管理者可以夜間獲取能源，將其存儲，然后在其更有價(jià)值的需求高峰值期間將其接入電網(wǎng)。無論是傳統(tǒng)發(fā)電廠還是風(fēng)電場，夜間生產(chǎn)的能源都遠(yuǎn)多于使用量。
“在西德克薩斯州，風(fēng)力如此普遍，以至于在夜間，那里的人基本上是讓風(fēng)車自己轉(zhuǎn)，而讓風(fēng)電白白流掉，因?yàn)楦揪蜎]有那么多的用電需求。”美國能源部的羅杰斯說。
能源部正在支持一些儲能工程，資金來源是國會核準(zhǔn)的經(jīng)濟(jì)刺激基金。
“今天存儲的解決方案會花費(fèi)1000美元/千瓦”，羅杰斯說，“我們正努力試圖將其成本降低到100美元/千瓦200美元/千瓦之間。”
風(fēng)險(xiǎn)投資界已經(jīng)注意到這一點(diǎn)。“現(xiàn)在有一大批關(guān)于建設(shè)電網(wǎng)規(guī)模的儲能體系的建議，這顯示出美國企業(yè)界正在對這個(gè)巨大的發(fā)展機(jī)遇做出反應(yīng)。”CEMA資本的岡德森說。
四種發(fā)展中的大規(guī)模儲能技術(shù)
已經(jīng)在使用中的最普遍的電網(wǎng)級儲能技術(shù)是抽水儲能技術(shù)。其方法是在夜里用電力將水抽到更高海拔的水庫，然后在需求高峰時(shí)段釋放它們重新發(fā)電來獲取能源。這一技術(shù)曾在美國核電站最繁榮的1960年—1970年迅速擴(kuò)散，用以吸收核反應(yīng)堆晝夜不停生產(chǎn)出來的過量電力。
根據(jù)美國能源信息署的數(shù)據(jù)，2009年，美國有21.5吉瓦的抽水儲能生產(chǎn)能力。盡管如此，這種技術(shù)與建設(shè)水壩面臨類似的地形和環(huán)境限制，這制約了其更廣的部署。因而，直到2030年，美國能源信息署都沒有新的擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃。
另一種大規(guī)模儲能方案是壓縮空氣法?，F(xiàn)在美國只有一處運(yùn)用該技術(shù)的工廠在運(yùn)行，1991年建于阿拉巴馬。不過另有四座新的工程在興建中。
多余的電力被用來強(qiáng)制壓縮空氣，壓縮后的空氣會被存儲在地下洞穴中。操作人員用天然氣加熱壓縮的空氣，然后用渦輪機(jī)重新產(chǎn)生電力。就像抽水儲能一樣，這種辦法也會受到地形的限制。而且，它使用天然氣的過程也會帶來新的碳排放，削弱了可再生能源的優(yōu)勢。
第三種技術(shù)是飛輪技術(shù)。一項(xiàng)新的飛輪工程正在紐約興建之中，將被應(yīng)用于電網(wǎng)頻率調(diào)整，現(xiàn)有的飛輪儲能模式僅僅能夠儲能15分鐘。飛輪系統(tǒng)用電開動發(fā)動機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，之后當(dāng)需要使用存儲起來的能源時(shí)，再將飛輪與發(fā)電機(jī)連接，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
第四種方案儲能電池，到現(xiàn)在絕大部分還沒有達(dá)到電網(wǎng)級的規(guī)模，不過在日本的一個(gè)鄉(xiāng)村已經(jīng)裝配了大規(guī)模的儲能電池，以達(dá)到儲能目的。許多專家認(rèn)為電池在將來儲能技術(shù)格局中最有前景，因?yàn)樗鼈兛梢源笠?guī)模運(yùn)用，而且沒有地域限制。
“這個(gè)領(lǐng)域的新科學(xué)讓我印象深刻，”羅杰斯先生說。這么多電池技術(shù)在發(fā)展之中，讓他有信心新的更經(jīng)濟(jì)的電池會出現(xiàn)。
政策部署推進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展
新的政策也促進(jìn)了儲能技術(shù)跨越障礙加快部署。
“儲能是一種獨(dú)特的新事物。每種方案都非常有趣且富于可能性”，儲能開發(fā)商麥克米倫說，“但是市場和管理框架必須作出調(diào)整，才能適應(yīng)和利用好它。”
這些可能會很快發(fā)生。美國聯(lián)邦能源管制委員會正在籌劃尋找新的路徑，建立新的規(guī)章以推進(jìn)儲能成本的降低，有可能為儲能創(chuàng)建獨(dú)立的補(bǔ)貼計(jì)劃。有關(guān)人士也透露，美聯(lián)邦政府也可能通過稅收的優(yōu)惠來扶植儲能產(chǎn)業(yè)。
美國的一些州政府也開始重視儲能設(shè)備的建設(shè)，引進(jìn)新的政策推動儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
紐約的輸配電公司已經(jīng)開始采用飛輪和電池這樣的短期儲能設(shè)備來進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，也允許這些設(shè)備參與到電力調(diào)節(jié)市場。美國中西部的州電網(wǎng)公司也開始通過政策、手續(xù)、定價(jià)和其他手段來推動儲能服務(wù)的部署。加州也通過了儲能方面的法案，為儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展設(shè)定了目標(biāo)。
但因?yàn)樽鳛樾率挛?，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)對其接受和適應(yīng)需要過程，儲能產(chǎn)業(yè)更進(jìn)一步的發(fā)展可能會比較緩慢。（來源：環(huán)球時(shí)報(bào)）
