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可再生能源近年來得到了快速的發(fā)展，不僅僅是由于這是促進減少碳排放的有效途徑，更因為風能和太陽能是全球普遍存在的能源資源：本地開發(fā)，本地使用，無需運輸，更不用考慮國際市場的波動。在相關成本不斷降低的背景下，很多之前經濟性不算好的地方也能使用風能和太陽能了。但是由于這兩種發(fā)電方式天然的間歇性和不穩(wěn)定性，可靠、低成本的儲能系統(tǒng)也越來越受到重視。

除非地球不自轉，太陽能面板每天最多工作十幾個小時，而且雨雪霧霾都有可能導致發(fā)電效率大幅下降；風能的工作時間會更多一些，但是強度則很不確定——有時微風習習，有時會來10級臺風。最初的調節(jié)儲能系統(tǒng)都是使用電池，但是成本非常高，對電池的性能要求也很高。隨著近年來新能源汽車的快速發(fā)展，電池領域的創(chuàng)新和改進，讓大功率的電池系統(tǒng)成本降低到了一個可能接受的區(qū)間。

1大功率鋰電池儲能系統(tǒng)

澳大利亞準備利用特斯拉的鋰離子電池技術建造世界上最大的電池系統(tǒng)之一，這個足球場大小的電池將提供高達300 MW的輸出功率和450 MWH的存儲能力。該電池被稱為“維多利亞大電池”，項目位于澳大利亞人口第二大地區(qū)維多利亞州。

之前維多利亞州嚴重依賴燃煤發(fā)電廠，該州希望未來十年內50%的電力由可再生能源提供。這個巨大電池可在系統(tǒng)判斷電網供電不足時，在一分鐘內投入使用，為一百萬戶家庭提供一小時的電力供應。

這個大型電池組由Tesla Megapacks組成，每臺電池的額定功率為3 MWh，預計將布設150臺設備。

巨型電池組的優(yōu)勢顯而易見：不受地形和環(huán)境因素影響，大部分地方都可以使用，安全高效，可控性極強，缺點就是貴：該項目投資預計超過8000萬美元，約合人民幣5.28億元。雖然有分析顯示，每投資1美元的電池，將會為維多利亞州的家庭和商業(yè)用戶帶來2美元的收益。但是這種儲能方式顯然更適合發(fā)達國家使用。

2重力儲能系統(tǒng)

利用重力將能量積攢起來并不算新鮮，古代戰(zhàn)爭時使用的滾木礌石便是如此。平時使用人力、畜力將重物慢慢拉到高處，到了合適的時機稍微推動一下，重力會幫忙殺死敵人。而在最近，一家英國能源初創(chuàng)公司通過開始建造由重力驅動的儲能系統(tǒng)，在重力史上寫下了屬于自己的篇章。

正如該公司在其網站上所說：“我們的專利技術基于一個簡單的原理：升高和降低重物來存儲和釋放能量。”Gravitricity公司將在高大的豎井中操縱巨大的重量，以根據(jù)需要存儲和釋放能量。豎井深度接近一英里，重量將在500至5000噸之間。

在項目測試中，演示者使用懸掛在鋼纜上的兩個25噸重物，在不到一秒內實現(xiàn)了全功率輸出，進一步的測試則使用兩個重物，一個接一個地下降，讓系統(tǒng)輸出的電力更加平穩(wěn)可控。

該系統(tǒng)的輸出功率最大可以達到20 MW，可連續(xù)工作時間長達8小時。與電池系統(tǒng)不同，它們的存儲原理令其可以每天多次充電和放電，轉化效率為80—90％，并且二十年之內不會降低存儲容量和功率，理論上可以使用長達半個世紀。

這套系統(tǒng)的成本明顯低于巨型鋰電池解決方案，最大的可變成本來自于礦井——如果選址地有廢棄的礦井，并且足夠深，那么很顯然發(fā)電機和絞盤、鋼纜花不了多少錢。

3鹽穴壓縮空氣儲能系統(tǒng)

壓縮空氣儲能是利用剩余電力壓縮空氣，并將其儲藏在高壓密封設施內，需要時再釋放出來驅動汽輪機發(fā)電。這種技術多年前就已經出現(xiàn)，關鍵在于成本：大容量、密封性好的容器是很貴的。利用開采鹽礦后剩余的礦洞來儲存壓縮空氣是這一領域最新的發(fā)展趨勢，我國目前已有示范性項目即將建成。

鹽穴，即鹽礦開采后留下的礦洞，是一種寶貴的不可再生資源。我國鹽穴資源豐富，大部分體積巨大且密封性良好，適于儲存石油、天然氣等重要戰(zhàn)略物資，也是儲存高壓空氣的理想場所。

金壇鹽穴壓縮空氣儲能項目是目前空氣儲能領域唯一國家示范項目、國內首個鹽穴儲能發(fā)電項目和世界首座非補燃式壓縮空氣儲能商業(yè)電站，本期建設1套6萬千瓦×5小時的鹽穴非補燃式壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電年利用小時數(shù)約為1660小時，電換電效率為60%以上，使用壽命超過30年，二期規(guī)劃建設規(guī)模為35萬千瓦，終期規(guī)模將達100萬千瓦。項目除供電外，還能利用壓縮熱和透平的低溫排氣實現(xiàn)供熱、供冷，能量綜合效率可以達到85%。隨著技術研發(fā)的推進，未來的儲能效率有望突破70%。

4液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)

利用天然礦洞來儲存壓縮空氣成本當然很低，但這種礦洞資源屬于可遇而不可求，可以使用的地方很有限。同樣是使用壓縮空氣作為儲能方式，英國的這家公司試圖讓這種方案具有更廣的適用范圍。

藝術家對液化儲能系統(tǒng)的想象圖

利用剩余電力將空氣降溫到零下196℃，空氣將被液化，這樣體積便縮小了近700倍，極大地降低了對儲存裝置容量的需求。需要輸出電力時，空氣膨脹驅動發(fā)電機即可供電，轉化效率約為60-70%。這比電池效率略低，但是儲罐的成本非常低，而且不需要補充耗材，使用壽命很長，具有大規(guī)模推廣的潛力。

該系統(tǒng)是由來自英國赫特福德郡的自學成才的“后院發(fā)明家”彼得·迪爾曼設計的，已獲得英國政府的1000萬英鎊資助，建成的50 MW儲能設備將為為曼徹斯特附近大約50000個家庭存儲5個小時的電力。

原標題：天之道，損有余而補不足——儲能系統(tǒng)新發(fā)展