无限储能“银行”

2026-08-28 16:25:00

2021年2月13日美国得克萨斯州遭遇百年一遇的暴雪严寒天气,导致大规模断水断电、数十人死亡。事件发生后,许多人责怪以风能为代表的可再生能源,虽然调查结果洗清了风能的部分责任,但并未降低民众对可再生能源抗风险能力的担忧。

随着碳中和进程的推进,未来能源结构将发生重大变化,可再生能源占能源消费总量的比例达到70%甚至更高,可再生能源带来的波动性,将远远超过现有电力系统的平衡能力,这对可再生能源的消纳非常不利。解决可再生能源消纳问题的根本措施在于储能,大规模储能不仅可以解决电力系统平衡力不足的问题,还能够增强可再生能源抵御重大灾害风险的能力。

那么,什么是储能呢?顾名思义,储能就是把能量存储起来,它可以指某种技术,也可以指某种装置。储能并不是一个新事物,它可以回溯到非常早的时代,比如应用广泛的抽水储能技术,早在1882年就建成了首座抽水蓄能电站。

储能技术有多种类型,可以大致分为物理储能和化学储能两大类。其中物理储能又可以细分为压缩空气储能、抽水储能、飞轮储能、重力储能、电磁储能、超导储能、弹性储能、物理热储能等,化学储能也可以分为金属储能、化合物储能、电化学储能、化学热储能、氢储能等不同的方向。无论哪一种储能,都是将待储存的能量充入储能介质当中,在用能时再将储能介质中的能量释放出来。这种能量储释的过程与银行存取钱的流程非常相似,可以说,储能体系就是能量“银行”。有了储能体系,特别是大规模储能体系,可再生能源的消纳就不再成为问题。人们可以将可再生能源产生的能量先充入储能体系,在用能时再从储能体系中提取所需要的能量份额。经过储能体系的调整,可再生能源的间歇性和特殊情况下能源供应的风险性,都被储能体系的可靠性与灵活性所弥补,困扰可再生能源发展的瓶颈将不复存在。

既然储能体系作用这么大,为什么现在还不能够完全支撑可再生能源的快速发展呢?最主要的原因在于成本。通常,将能量充入一个体系会使体系内能升高,需要消耗一部分能量才能完成充能过程。而在释放能量过程中,能量损失也不可避免。一储一释,造成的能量损失就非常可观,这是储能成本居高不下的最主要原因。造成储能成本偏高的另一个因素是工程因素,当我们希望能量的储存与释放更容易时,往往需要牺牲储能体系的比容量,这种比容量的下降会使储能体系变得又大又重,相应地就增加了投资成本;而当我们追求能量密度的高指标时,又会使储能体系的不稳定性和破坏力随之增强,为了安全,需要加装更复杂的控制与防护部件,甚至还要承担更高概率事故的风险。因此,降低储能成本难度很高。

在强劲需求的推动下,储能技术取得了显著进步,预测到2025年磷酸铁锂储能系统成本将降至1元/(千瓦·时),以寿命周期分摊折旧,储电成本将达到0.1元/(千瓦·时),2030年包含储能成本在内的可再生能源电力价格有望降到0.15元/(千瓦·时)以内,届时可再生能源电力的经济性对比化石能源将有一定优势。

“双碳”目标赋予了可再生能源产业前所未有的巨大机遇,而大规模储能技术与体系是全面推广可再生能源的最佳支撑,其前景非常乐观。

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