淺談儲能

　　對于儲能，尤其是這種間歇性的能源，目前存在以下儲存方式。
　　拉平負荷方式。電力負荷隨地點、晝夜、季節不同而變化，有時一周內都不完全相同，例如周末，這給電網供電和管理都帶來不少問題。通常情況是，電網根據負荷大小，采用燃煤、燃油帶基本負荷的大容量汽輪發電機組, 以此滿足盡可能多的需要。不過這種方式缺乏靈活性，起動時間需要30 分鐘～ 60 分鐘。此外，電網要具備運行儲備能力，以便系統能在適度時間如10 分鐘內，補充因發電機事故或其他供電干擾影響造成的電量缺口。使用起動快的燃氣輪機調峰也是一種辦法。
　　降低能源需要量變化幅度的方式。改變負荷時間是最簡單的辦法。通常是不同時間段采用不同電價。例如，晚上用電給水加熱，熱水再用于采暖。削峰填谷在電能富裕和電價低的時侯抽水蓄能，這是目前使用最多的方法，其功率可達百萬千瓦，另外還有使用儲存壓縮空氣的。
　　移動設備能源儲存方式。與傳統的大規模儲能要求不同，中小規模的電子設備現在隨處可見，電動車也方興未艾。這些電子設備的特點是重量輕，不能與固定電源長期相聯以及使用期間并非總是連續不斷。這些特征促進了多種電池的迅速發展。
　　建筑物溫度調節方式。建筑物是用能大戶，做好這方面的熱能儲存意義重大。
　　儲存燃料方式。儲能還可以通過儲存燃料的方式解決，如木材、煤、原油等可存于罐、堆場，不過這種方式儲存的量都不大。
　　總之，能源儲存的方式要根據使用能源的要求來決定。有時一種能源的儲存方式也可以靈活改變。例如用機械能將水泵送到高處，水再靠重力流下來帶動水輪機發電，用飛輪儲起機械能再發電等等。
　　儲能技術
　　從上述可知，儲能的范圍很大，技術方法也很多。儲能的原則應該是有條件時盡量儲存品質較高的電能、機械能；條件不具備時則儲存品質低的熱能。這主要是因為前者大部分可轉化為電，后者卻受卡諾循環限制造成發電效率低。關于儲能技術，大體有以下幾個類別：
　　（一）電池儲能。電池是古老的發明，甚至早于發電技術，不僅品種類別繁多，發展也很快。現在用于小功率的電池雖已十分普遍，但所占世界總儲能量的份額還不足0.5%，因為這些電池單個容量小，如鉛酸電池、鈉硫電池、鋰離子電池等。目前有一種前景不錯的新型電池叫流體電池，我國大連化學物理研究所在這方面的開發效果良好，其單個功率可達2千瓦，有望在不久的將來承擔大容量儲能。這種電池的反應物能從電極隔格流出流入儲罐。由于儲罐體積可以設計得很大，所以電池可以大容量儲電。
　　（二）電容儲能。超級電容器的開發，容量可達法拉級。但目前主要還是用于儀表電源、脈沖設備等，還沒出現大規模儲能使用的產品。
　　（三）超導儲能。超導儲能主要是利用其快速響應和瞬時功率大的特點，可以保證電網品質。電流通過線圈產生磁場，能量就儲于線圈的磁導體中。之所以用超導體，是因為超導材料無電阻可以不產生熱。但這需要深冷環境耗能，而且也還未出現大規模儲能使用的產品。
　　（四）抽水儲能。目前已有百萬千瓦級抽水蓄能電站，抽水蓄能電站占了現有世界儲電容量的99.9%，處于絕對的壟斷地位，抽水儲能也是當前唯一實用的大規模儲能技術。其不足之處是占地太大（美國一座30 吉瓦時的電站，兩個水池便占地3.32 平方公里），而且對地形地貌有相當要求。日本地形在這方面有優勢，因此使用也較多。我國在使用抽水儲能時需要考慮本國地少人多的現況。
　　（五）壓縮空氣儲能。壓縮空氣儲能是很有前景的儲能方法之一，它的能量密度較大，為2 千瓦時/ 立方米（抽水蓄能為0.3 千瓦時/ 立方米），也有可能達到數十萬千瓦的儲能等級，不過也需要很大容積，如果能利用廢坑道、廢鹽礦等會較好。但是據我國相關單位在內蒙古等地的調查，很少有合適的地址。中科院工程熱物理所擬儲存液態空氣，這樣可大大減少需用容積。此外，英國有一個方案是將高壓氣體打入罐中，罐中放石礫，第一個罐石礫被加熱到550℃，氣體再膨脹進入第二罐，石礫溫度為-160℃。這樣把溫差儲存起來，為以后的熱機發電所用。雖然這只是儲熱，但占地面積僅為上述美國同容量儲能電站的1/300。一個儲電容量達到16 兆瓦時的設備，只需兩個高和直徑均為7 米的罐子。
　　抽水儲能和壓縮空氣儲能都容易遇到用地問題。實際上，我們可以不以產能地點需靠近儲能地點為必要條件，在有容積的地方建廠即可，發揮電網作用，將平時多余的電能送到儲能設備處，這種方法至少勝過大量棄風棄能。
　　（六）飛輪儲能。由于響應速度快，飛輪儲能很適于電網出現故障時保證供電品質。一個600 千克的飛輪，直徑0.5 米，3000 轉/ 分，功率是26 千瓦；現在已有功率為100 千瓦的飛輪；正在研究安裝的200 臺，儲能20 兆瓦。未來的發展發向是實現飛輪在真空中旋轉，使其軸承無摩擦力，轉數為每分鐘10 萬轉以上。美國計劃在未來五年內研發出功率為1 兆瓦的飛輪。
　　（七）化學儲能。化學儲能屬于儲熱，現已有儲能功率為數萬千瓦的成功實例。化學除能的優勢是除催化劑外，物質沒有消耗；功率等級與現在可再生能源功率接近。在高級的儲能技術尚未商品化前，不失為一種可用的技術。高溫化學反應的儲熱系統主要原理如下：