中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：與其它再生能源一樣，光伏發(fā)電的最大硬傷是它的不穩(wěn)定性。陽光充足的時(shí)候發(fā)電多，陽光不足的時(shí)候發(fā)電少，這是它無法改變的本性。當(dāng)光伏發(fā)電還只是個(gè)零碎的時(shí)候，光伏的不穩(wěn)定性對(duì)電網(wǎng)的影響幾乎可以忽略不計(jì)；但是隨著光伏發(fā)電在整個(gè)電網(wǎng)中的占比不斷提升，這就變成了一個(gè)非常嚴(yán)重的問題。光伏發(fā)電太多，電網(wǎng)無法消納；光伏發(fā)電太少，無法滿足用電側(cè)需求。棄光限電，實(shí)在是因?yàn)殡娋W(wǎng)無法承受而不得已之舉，并不是所謂的傳統(tǒng)能源對(duì)再生能源的抵觸。這個(gè)問題如何解決？兔子在這里簡(jiǎn)單的做一下探討，并試著介紹一種新型的儲(chǔ)能材料——贗電容。
1.提高光伏發(fā)電穩(wěn)定性的途徑
要想提高光伏發(fā)電的穩(wěn)定性，途徑無非有三：（1）多能互補(bǔ)，風(fēng)能+光能、水利+光能、化石+光伏，等等；（2）地域平均，用地理地域最大程度的平滑發(fā)電量波動(dòng)；（3）用儲(chǔ)能來調(diào)峰調(diào)頻。三種途徑，均涉及到對(duì)光伏發(fā)電側(cè)和用電側(cè)的精確預(yù)測(cè)，兔子以后會(huì)為大家介紹相關(guān)的預(yù)測(cè)技術(shù)。（1）（2）暫且不表，兔子在此只想簡(jiǎn)單的探討一下（3）儲(chǔ)能技術(shù)。
儲(chǔ)能技術(shù)又可以大致分為（1）機(jī)械儲(chǔ)能，包括飛輪，高壓，抽水等等；（2）熱儲(chǔ)能；（3）生物儲(chǔ)能；（4）電儲(chǔ)能四個(gè)方向。應(yīng)用場(chǎng)景各有不同。而電儲(chǔ)能，因?yàn)槠涓吣芰棵芏?，高度模塊化可控性，運(yùn)輸部署方便的特點(diǎn)，是目前光伏儲(chǔ)能的主流方向。
2.電儲(chǔ)能的基本原理和特點(diǎn)
電儲(chǔ)能，其基本原理是在器件的空間上實(shí)現(xiàn)電荷的非對(duì)稱分布，使得兩個(gè)端口產(chǎn)生正電荷和負(fù)電荷的堆積，也即是使得器件的一個(gè)端口為正極，另一個(gè)端口為負(fù)極。當(dāng)兩極連上外電路的時(shí)候，電荷重新分布，能量就可以釋放出來供外電路使用。作為逆過程，如果給兩個(gè)端口加上電壓，正負(fù)電荷則可以重新堆積，實(shí)現(xiàn)充電的狀態(tài)。電儲(chǔ)能最重要的性能指標(biāo)包括三個(gè)：充放電能量密度（EnergyDensity），充放電功率密度（PowerDensity），充放電壽命（Lifecycle）。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，“密度”可為體積密度（比如手機(jī)筆記本電腦），也可為重量密度（比如電動(dòng)汽車）。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，其他重要的性能指標(biāo)還包括溫度系數(shù)，溫度適用范圍，深度充放能力，回收率，價(jià)格等等。
3.電儲(chǔ)能的分類
兔子反復(fù)強(qiáng)調(diào)具體應(yīng)用場(chǎng)景，這是因?yàn)殡妰?chǔ)能技術(shù)多如牛毛，性能指標(biāo)各有短長(zhǎng)，只有限定了應(yīng)用場(chǎng)景才能找到適用的儲(chǔ)能技術(shù)，甚至做出具有針對(duì)性的開發(fā)。任何不提應(yīng)用場(chǎng)景，只管吹噓自己儲(chǔ)能技術(shù)有多牛B的，都是耍流氓。
比如最重要的兩個(gè)性能指標(biāo)，能量密度和功率密度，通常就是魚和熊掌不可兼得。Kim有一個(gè)比較直觀的圖表如下。一般電容器（Capacitor）具有極高的功率密度，可以瞬間輸出極高的功率；但是其能量密度極低，能量輸出不能持久。在另外一個(gè)極端，電池（Battery）和燃料電池（FuelCell）則是完全相反，能量密度極高，而輸出功率偏低。處于兩個(gè)極端中間的，則是所謂的超級(jí)電容（Supercapacitor）。
如此這般，那需要什么樣的電儲(chǔ)能技術(shù)才能配合光伏太陽能系統(tǒng)的需求？光伏是一個(gè)非常非常棘手的場(chǎng)景，既需要高功率密度的充放電從而平滑因?yàn)樘鞖馑查g變化（比如云飄過）引起的高爬坡速率，又需要高能量密度以求在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)峰調(diào)頻。同時(shí)，深度充放電，晝夜四季溫差，都對(duì)電儲(chǔ)能技術(shù)提出了巨大挑戰(zhàn)。作為常規(guī)常用的蓄電池，不管是鋰基電池還是鉛酸電池，都還不具備理想的功率密度。為了應(yīng)付瞬息萬變的光伏發(fā)電，必須要連接相當(dāng)數(shù)量的電池組從而提供足夠的功率輸出。這樣不可避免的提高了儲(chǔ)能的成本。
單從能量密度和功率密度這兩個(gè)指標(biāo)來看，適合于光伏的儲(chǔ)能技術(shù)，在保證能量密度的情況下，必須要提升功率密度。因此，兔子認(rèn)為，作為超級(jí)電容的一種，近年來高速發(fā)展的贗電容（pseudo-capacitor），可能成為光伏儲(chǔ)能的未來技術(shù)。
4.贗電容
“贗”的意思就是“假”?！摆I電容”這個(gè)名詞表明了這是一種又像是電容又不太像傳統(tǒng)電容的器件。贗電容繼承了一般電容高功率密度，高充放電壽命的特點(diǎn)；而其高能量密度的特點(diǎn)，又比較接近于電池。其電化學(xué)原理如下圖所示。首先，電荷的吸附是一個(gè)發(fā)生在電極表面的過程（adspotion），發(fā)生在表面就意味著贗電容可以像一般電容一樣快速的釋放電荷，實(shí)現(xiàn)很高的功率密度。其次，在離表面不遠(yuǎn)的地方，還可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)（redoxreaction），氧化還原反應(yīng)其實(shí)就類似于電池，需要花一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間來完成，也就是可以比較持久的提供電能。最后，層狀結(jié)構(gòu)的電極材料還可以使得電荷慢慢的滲透擴(kuò)散到比較深入的范德華層之間（intercalation），這個(gè)儲(chǔ)能的能量密度就更大了。結(jié)合這些特質(zhì)，這就是為什么贗電容可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)比較高的能量密度和功率密度的原因。
事實(shí)上，研究人員已經(jīng)做出了將贗電容和太陽能電池做在一起的混合器件，初步驗(yàn)證了用贗電容穩(wěn)定光伏太陽能發(fā)電的可能性。當(dāng)陽光充足的時(shí)候，太陽能電池可以為贗電容充電，而陽光匱乏的時(shí)候，贗電容可以放電為太陽能電池發(fā)電做出有力的補(bǔ)充。
總結(jié)
由于光伏發(fā)電不穩(wěn)定這個(gè)“硬傷”，儲(chǔ)能技術(shù)一直是發(fā)展的熱點(diǎn)。業(yè)界一直期待一種符合光伏應(yīng)用條件的，能量密度高，功率密度高，壽命長(zhǎng)，能夠應(yīng)付環(huán)境苛刻條件，同時(shí)還便宜的儲(chǔ)能技術(shù)?；蛟S，贗電容會(huì)是一個(gè)有希望的候選技術(shù)？讓我們拭目以待！
