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储能进入技术规模化应用新时代 推动绿色工业革命

发表于:2016-08-22 11:47:51 来源:能源评论 作者:伍德罗

位于美国加利福尼亚州环球影城的过山车,名叫“不可思议的大笨船”,它曾经被美国民众评选为“第一过山车”,特点是全速启动,强大的牵引电动机把过山车沿着轨道向上抛出,加速上坡,而不是典型的在重力下落时加速。为了实现这一效果,设计者使用了飞轮储能技术。如果没有数个大飞轮储存能量,环球影城就必须为过山车建造一座新的变电站,而且它每次启动都要冒着造成当地电网电压不足的风险。飞轮储能技术的应用,成功解决了设计者们面临的难题。

飞轮储能系统具备与电池相当的存储能力和更快的放电率,可以产生大功率脉冲,而只使用一个小电机就可以在脉冲间隙给飞轮加速,因此避免了在过山车爬坡时从公共电网中汲取大量电力所造成的、难以被接受的后果。

这只是储能技术应用的一个很小的实例。目前,包括飞轮储能在内的诸多储能技术处于快速发展期,不断取得技术突破与应用示范。

抽水蓄能电站与压缩空气储能设备正在被整合进入可再生能源生产调度系统,以锂离子电池为动力的汽车在全球各大城市开始普及,新型储能材料与技术陆续从实验室迈入试点工程。可以说,储能技术的规模化应用时代即将到来。

绿色工业革命助手

这种蓬勃形势的触发因素,一方面如文章开头描述的场景那样,实现电力的优化配置,另一方面,也是更重要的一点,就是绿色工业革命在世界范围内受到认可与实践。

所谓绿色工业革命,核心内容是有关可再生能源的生产、转换、输送和消费。最初,可再生能源系统主要是风力发电场和太阳能集中发电系统,一般建在距离买家和最终用户很远的地方,但是这些可再生能源具有波动性、间歇性与不可预测性,直接接入电网会不可避免地对其造成冲击。为了平滑电力输出,就产生了对能量存储技术和系统整合技术的需求。

而伴随绿色工业革命的进一步发展,分布式可再生能源发电系统得以实现,它能够以社区规模、小城镇规模、个人设施规模甚至是微型规模来进行能量生产,越来越多的太阳能电池板被安装在屋顶上,小型风机甚至成为了建筑设计的一部分。依托分布式发电技术,在未来,一个单独的家庭就有可能实现能源的自给自足,在这种情境中,储能将发挥更大的作用。因为太阳不可能一天24小时都在,风也不是一直在吹,为了能够在没有电力生产的时候继续使用可再生能源,就需要利用能量存储与反哺技术。

因此,无论是在能源生产环节,还是在能源消费环节,储能技术的重要性越来越强。

贫困地区供电福音

可再生能源发电技术与储能技术,推动着全球经济向低碳、可持续方向发展,让《巴黎协定》从纸面落实到行动成为了可能。与此同时,我们有必要进一步拓宽视角,来考察绿色工业革命给全人类进步带来的新的可能性。

在第二次工业革命时代,人类社会取得了巨大进步,但是并没有惠及到每一个人。来自世界银行的统计数据显示,全球仍有约1/7的人口过着没有电的生活,其中的70%~80%生活在像肯尼亚这样缺乏电力的国家和地区。绿色工业革命与储能技术的发展,给世界发达地区带来的利益或许还要等待慢慢显现,但是,它们给贫困地区的穷人带来的便利却是立竿见影的。

如今,在世界上那些没有电网的乡村地区或偏远地区,日趋可靠和廉价的自给自足型太阳能、风能、生物质能发电系统被用来为一个家庭或者一个村庄提供电力,这些微小的、清洁的能量中心帮助当地人节省了在蜡烛、煤油上的开支,同时让他们避免遭受化石燃料燃烧时排放的粉尘的侵扰。更为重要的是,这些能源都是可持续的,不会受到能源供给减少、开采困难、价格浮动或政治动乱等一些负面因素的干扰,可以长期为贫困地区的人们提供电力供应。

因为绿色工业革命的出现,人类正在开启一个历史上从未有过的、面向人类全体的历史性变革,而且它的势头正在壮大。不过,我们需要更进一步。以现有设备的能源转化效率和储能效率,在可接受的价格范围内,小型发电系统足以为贫困地区的家庭提供照明,或者负担小型家用电器,但仍旧不能满足大功率电器的用电需求,更先进、更廉价的电力供应系统尚待出现。

可喜的是,目前全球越来越多的公司与科学家们投入到了更高效率的能源转化组件、更先进的能源储存设备、更优化的调度整合系统的研发与生产中,绿色工业革命正在以越来越快的速度在全世界铺陈开来。

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