DQZHAN訊：任重道遠(yuǎn)——如何擴(kuò)大電力存儲(chǔ)量？
太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電十分方便，但是想要完全將這些電力存儲(chǔ)起來(lái)卻很困難。隨著人口的不斷增加，城市人口也在以更快的速度增長(zhǎng)，人們需要的電力供應(yīng)也將越來(lái)越多，但是目前沒有任何一種儲(chǔ)能方法可以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求，所以提高儲(chǔ)能量是一項(xiàng)迫在眉睫的重要研究任務(wù)。
如果有更好的辦法來(lái)儲(chǔ)存大量的電力，那么，擴(kuò)大對(duì)太陽(yáng)能和風(fēng)能的利用也將變得更加容易。
即使是在陽(yáng)光明媚的洛杉磯，一個(gè)房頂上放有足夠多太陽(yáng)能光伏板的房子仍面臨每年1月，日平均只能達(dá)到需求量的20%，而5月份每天卻能盈余65%。你可以將輸電網(wǎng)去掉，只安裝大量昂貴的鋰離子電池。但是，即使是一個(gè)小的國(guó)家高壓輸電線網(wǎng)(僅能處理10到30千兆瓦)，也只能完全依賴于間歇性的來(lái)源，除非它具有能夠工作數(shù)小時(shí)的千兆瓦級(jí)別的存儲(chǔ)能力。
自2007年以來(lái)，超過一半的人生活在城市地區(qū)，并且到2050年將會(huì)有超過63億的人生活在城市里，占到全球總?cè)藬?shù)的三分之二，大城市人口將超過一千萬(wàn)。
大多數(shù)人將生活在高樓大廈里，人們將需要不斷的電力供應(yīng)，以滿足家庭、服務(wù)業(yè)、工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)挠秒娦枨蟆?
設(shè)想一個(gè)亞洲的大城市經(jīng)受臺(tái)風(fēng)1到2天，即使長(zhǎng)途線路可以供應(yīng)暫時(shí)降低需求后的城市電力的一半以上，仍然需要使用大量存儲(chǔ)的電力來(lái)度過難關(guān)。在固定和移動(dòng)設(shè)備中起到重要作用的鋰離子電池如今也不足以滿足這些需求。美國(guó)愛依斯集團(tuán)(AES Corp)正在長(zhǎng)灘為南加州愛迪生公司修建存儲(chǔ)系統(tǒng)，宣稱是目前世界上*大的存儲(chǔ)系統(tǒng)(具有18000個(gè)以上的鋰離子電池)。預(yù)計(jì)到2021年修建完成之后，它將能夠在一億瓦特運(yùn)行4小時(shí)。但是這些能量仍然比一個(gè)大型亞洲城市所需要的能量低了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
因此我們必須擴(kuò)大存儲(chǔ)量，但是該怎么做呢?鈉硫電池具有比鋰離子電池更高的能量密度，但是高溫液態(tài)金屬是一種使用*不方便的電解質(zhì)。液態(tài)電池，直接將能量?jī)?chǔ)存在電解質(zhì)中，仍然處于研發(fā)的初級(jí)階段。超級(jí)電容器也不能提供足夠長(zhǎng)時(shí)間的電力。新聞雜志*愛的壓縮空氣和飛輪，目前也僅只有十幾個(gè)中小型的設(shè)備。我們可以利用太陽(yáng)能發(fā)電電解水以儲(chǔ)存氫，但是同樣的，以氫能源為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)仍不是*有效的。
所以，說(shuō)到“大”，我們?nèi)匀槐仨氁蕾?890年代引進(jìn)的技術(shù)——抽水蓄能。在高處修建一個(gè)水庫(kù)，將其通過管道和另一個(gè)較低的水庫(kù)相連接，使用廉價(jià)的夜間電力將水抽到高處，以備高峰時(shí)期轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪。抽水蓄能占到世界儲(chǔ)能的99%以上，但是不可避免的是，這種方式會(huì)導(dǎo)致25%的能量損失。許多設(shè)備能夠短期儲(chǔ)能1GW以上，*大的約為3GW，并且將會(huì)有不止一個(gè)設(shè)備被用在完全依靠太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電的大城市。
但是大多數(shù)大城市都不具有滿足抽水蓄能的條件——陡峭的高山或深谷。包括上海、加爾各答和卡拉奇在內(nèi)的很多大城市都位于沿海平原。他們只有在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)可以依靠抽水蓄能。對(duì)更緊湊、更靈活、更大規(guī)模、更低成本的電力存儲(chǔ)的需**不言而喻的。但是要實(shí)現(xiàn)這個(gè)奇跡仍較困難。
