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为什么电能存储至关重要?

提高储能技术在电力生产系统转型中的作用至关重要,但这是为什么呢?

提高电能存储效率并降低成本,可能会彻底改变我们日常生活中能源的生产和消费方式,但为什么呢?如果你正在阅读这篇文章,很可能是因为你接触到了……任何新闻这项公告表明,某个国家或公司已加强了其电力存储能力。近年来,储能已成为能源领域的主要发展趋势之一,这并非偶然。试想一下,如果有一个系统能够存储所有剩余的发电量,并在需要时将其提供给市场,那该有多好;这在其他市场非常普遍,但由于技术和成本方面的限制,在能源领域却十分罕见。

或许我们首先应该明确什么是电能存储以及它是如何运作的。能量本质上是一种持续运动的力量;这意味着,自人类文明伊始,如何通过各种方法实现能量存储就一直是人类孜孜以求的目标。从利用蓄水驱动机械磨面的水车,到如今驱动涡轮机发电的先进水坝,人类始终致力于利用能量来实现生产目标。随着19世纪电能的发现和利用,这种对能量的渴望演变成一种执念,并延续至今。

我们最初认为,燃烧木材、煤炭或石油等特定材料可以释放能量,并将其转化为电能,从而根据自身需求进行消费,并实现“物理储存”。然而,电能本身的复杂性告诉我们,这种方法不过是一种权宜之计。与第一次工业革命中使用的那种能源不同,如今的电力在一个闭合电路中流动,其设计目的只有一个:消耗。如果我们仔细想想……从发电到输送到我们家中,电力是如何运作的?它流经的“道路”拥有极高的技术水平,可以运输和分销它,但不能储存它。

这意味着,有时由于发电能力不足,无法满足高峰电力需求。同时,也经常会出现发电过剩的情况,因为此时需求不足而造成浪费。正因如此,随着社会的发展以及电力消耗的变化,我们逐渐认识到,储能对于实现诸多目标至关重要,例如提高能源效率、应对气候变化以及大力发展可再生能源。

电能存储:可持续发展的“电池”

想象一下,一座山坡上布满了全速运转的风力涡轮机,或者一片数公顷的田野上铺设着光伏板。在我们集体的想象中,这似乎是解决因持续开采和燃烧化石燃料发电而造成的污染问题的终极方案。虽然这在某种程度上是正确的,但并不完全准确。正如我们之前解释的,电能无法以同样的方式“驯服”。可再生能源依赖于气候条件(风能、太阳辐射等)来产生供我们使用的能量,而这些条件可能并不总是与终端用户的需求相吻合,从而导致发电量低或需求量低的时期。

与之相反,核能等发电技术则不同,它们的发电并非依赖其他因素,而是完全连续的。由于技术和经济原因,核电站无法根据我们的需求随时开启或关闭;相反,它需要持续且可控地释放能量。这使得核电站成为我们地区某些电力系统的“电池”,例如法国的情况。然而,除了潜在的伦理问题之外,之前提到的根本问题也随之出现:有时,由于市场需求不足,相当一部分产生的能源会被闲置。

所有这些情况都使我们的社会面临一项重大挑战,同时也蕴藏着巨大的潜力:电能储存。这项解决方案可以显著减少电力浪费对气候的影响,并为终端用户打造更高效、更灵活的电网。

实施储能系统将最终促进可再生能源的扩展,使我们能够储存多余的能源,以备在天气条件不利于稳定发电的日子使用。此外,这将消除化石燃料作为高峰需求“能源储备”的作用,届时火力发电厂将充当电网的“电池”;这与……相去甚远。社会全面追求可持续发展和绿色能源另一方面,值得强调的是,这将极大地促进电动汽车的普及,因为储能将成为电动汽车稳定运行的关键保障。

但究竟是什么阻碍了储能技术的扩展?

如果说我们社会中反复出现一个词,那就是“市场”。创新技术固然存在或曾经存在,但如果缺乏竞争力,就无法真正成为变革的驱动力;储能技术也不例外。这主要是因为这场技术革命的关键原料——锂——的材料和生产成本高昂。锂的特性使其成为能源领域的焦点,但其价格也十分昂贵,这迄今为止阻碍了它的全面应用。

但这种情况并非永久性的。诸如此类发表的研究……彭博新能源财经(BNEF)报告预测,到2030年,电池成本将降低一半,这将直接影响储能技术和电动汽车的普及。因此,随着竞争力的增强和成本的降低,这项技术的普及化有望实现。如今,这场变革究竟能走多远,还有待观察。时间会证明一切。