浅谈储能

　　对于储能，尤其是这种间歇性的能源，目前存在以下储存方式。
　　拉平负荷方式。电力负荷随地点、昼夜、季节不同而变化，有时一周内都不完全相同，例如周末，这给电网供电和管理都带来不少问题。通常情况是，电网根据负荷大小，采用燃煤、燃油带基本负荷的大容量汽轮发电机组, 以此满足尽可能多的需要。不过这种方式缺乏灵活性，起动时间需要30 分钟～ 60 分钟。此外，电网要具备运行储备能力，以便系统能在适度时间如10 分钟内，补充因发电机事故或其他供电干扰影响造成的电量缺口。使用起动快的燃气轮机调峰也是一种办法。
　　降低能源需要量变化幅度的方式。改变负荷时间是最简单的办法。通常是不同时间段采用不同电价。例如，晚上用电给水加热，热水再用于采暖。削峰填谷在电能富裕和电价低的时侯抽水蓄能，这是目前使用最多的方法，其功率可达百万千瓦，另外还有使用储存压缩空气的。
　　移动设备能源储存方式。与传统的大规模储能要求不同，中小规模的电子设备现在随处可见，电动车也方兴未艾。这些电子设备的特点是重量轻，不能与固定电源长期相联以及使用期间并非总是连续不断。这些特征促进了多种电池的迅速发展。
　　建筑物温度调节方式。建筑物是用能大户，做好这方面的热能储存意义重大。
　　储存燃料方式。储能还可以通过储存燃料的方式解决，如木材、煤、原油等可存于罐、堆场，不过这种方式储存的量都不大。
　　总之，能源储存的方式要根据使用能源的要求来决定。有时一种能源的储存方式也可以灵活改变。例如用机械能将水泵送到高处，水再靠重力流下来带动水轮机发电，用飞轮储起机械能再发电等等。
　　储能技术
　　从上述可知，储能的范围很大，技术方法也很多。储能的原则应该是有条件时尽量储存品质较高的电能、机械能；条件不具备时则储存品质低的热能。这主要是因为前者大部分可转化为电，后者却受卡诺循环限制造成发电效率低。关于储能技术，大体有以下几个类别：
　　（一）电池储能。电池是古老的发明，甚至早于发电技术，不仅品种类别繁多，发展也很快。现在用于小功率的电池虽已十分普遍，但所占世界总储能量的份额还不足0.5%，因为这些电池单个容量小，如铅酸电池、钠硫电池、锂离子电池等。目前有一种前景不错的新型电池叫流体电池，我国大连化学物理研究所在这方面的开发效果良好，其单个功率可达2千瓦，有望在不久的将来承担大容量储能。这种电池的反应物能从电极隔格流出流入储罐。由于储罐体积可以设计得很大，所以电池可以大容量储电。
　　（二）电容储能。超级电容器的开发，容量可达法拉级。但目前主要还是用于仪表电源、脉冲设备等，还没出现大规模储能使用的产品。
　　（三）超导储能。超导储能主要是利用其快速响应和瞬时功率大的特点，可以保证电网品质。电流通过线圈产生磁场，能量就储于线圈的磁导体中。之所以用超导体，是因为超导材料无电阻可以不产生热。但这需要深冷环境耗能，而且也还未出现大规模储能使用的产品。
　　（四）抽水储能。目前已有百万千瓦级抽水蓄能电站，抽水蓄能电站占了现有世界储电容量的99.9%，处于绝对的垄断地位，抽水储能也是当前唯一实用的大规模储能技术。其不足之处是占地太大（美国一座30 吉瓦时的电站，两个水池便占地3.32 平方公里），而且对地形地貌有相当要求。日本地形在这方面有优势，因此使用也较多。我国在使用抽水储能时需要考虑本国地少人多的现况。
　　（五）压缩空气储能。压缩空气储能是很有前景的储能方法之一，它的能量密度较大，为2 千瓦时/ 立方米（抽水蓄能为0.3 千瓦时/ 立方米），也有可能达到数十万千瓦的储能等级，不过也需要很大容积，如果能利用废坑道、废盐矿等会较好。但是据我国相关单位在内蒙古等地的调查，很少有合适的地址。中科院工程热物理所拟储存液态空气，这样可大大减少需用容积。此外，英国有一个方案是将高压气体打入罐中，罐中放石砾，第一个罐石砾被加热到550℃，气体再膨胀进入第二罐，石砾温度为-160℃。这样把温差储存起来，为以后的热机发电所用。虽然这只是储热，但占地面积仅为上述美国同容量储能电站的1/300。一个储电容量达到16 兆瓦时的设备，只需两个高和直径均为7 米的罐子。
　　抽水储能和压缩空气储能都容易遇到用地问题。实际上，我们可以不以产能地点需靠近储能地点为必要条件，在有容积的地方建厂即可，发挥电网作用，将平时多余的电能送到储能设备处，这种方法至少胜过大量弃风弃能。
　　（六）飞轮储能。由于响应速度快，飞轮储能很适于电网出现故障时保证供电品质。一个600 千克的飞轮，直径0.5 米，3000 转/ 分，功率是26 千瓦；现在已有功率为100 千瓦的飞轮；正在研究安装的200 台，储能20 兆瓦。未来的发展发向是实现飞轮在真空中旋转，使其轴承无摩擦力，转数为每分钟10 万转以上。美国计划在未来五年内研发出功率为1 兆瓦的飞轮。
　　（七）化学储能。化学储能属于储热，现已有储能功率为数万千瓦的成功实例。化学除能的优势是除催化剂外，物质没有消耗；功率等级与现在可再生能源功率接近。在高级的储能技术尚未商品化前，不失为一种可用的技术。高温化学反应的储热系统主要原理如下：