科学瞎想系列之十九 储能

储能是解决能源危机的另一途径。我们总是在纠结，那些可再生能源总是当我们需要时它没有，不需要时它又不期而至，因此就出现了弃风、弃光限电的现象。可再生能源的这种不确定性、不可预见性以及不可运输和不可调度性严重制约了其大规模普及。如果把它们储存起来，供我们需要时享用，则能源危机迎刃而解。于是储能产业应运而生，伴随着可再生能源的普及推广，储能产业也必将迅猛发展，成为一种大有可为的支柱型产业。 然而储存能量远不像建几个仓库储存粮食、石油等具体物质那么简单，能量是一种看不见摸不着的东东，储存它需要许多技术，正是这些技术难以突破才导致储能成为一种高大上的东西。在介绍储能技术之前先普及几个有关储能的小概念。一是能量密度，它是指单位体积或质量的储能装置所储存能量的多少 ; 二是功率密度，指单位体积或质量的储能装置在储存或释放能量时的快慢（即储存功率或释放功率）; 三是储能转换效率，指储存后再释放出的能量与储存释放该能量所消耗的总能量之比。 了解了以上基本概念后我们就说说各种储能技术的特点。储能方式有很多种，但归纳起来主要有化学储能、物理储能和生物储能三大类。 蓄电池储能属于化学储能，即把电能转换成化学能储存起来，这是目前最为常见的一种储能方式，其优点是不需要特别的条件，有钱就行 ，能量密度和功率密度适中，转换效率高，只要钱到位，可以多用蓄电池实现大储能量和大功率充放电 ; 缺点是成本高，电池有充放电周期次数限制，寿命较短，一旦电池报废还得再投钱。 超级电容、超导储能及飞轮储能属于物理储能，它们分别是把电能转换成电场能量、磁场能量及飞轮的动能的方式储存起来，其优点是功率密度高，可大功率充放电，基本没有充放电次数限制，寿命较长，没有特别安装条件限制 ; 缺点是能量密度一般，不能长时间维持放电。 抽水蓄能也属于物理储能，它是利用电网峰谷时的富余功率把低位水库的水提升至高位水库，以水的势能储存起来。其优点是能量密度和功率密度高，可大功率储存和释放能量，维持时间长，没有充放电次数限制，是可再生能源最好的伴侣，也是目前大功率储能最传统、最经济、最靠谱的方式 ; 但其缺点一是一次建设成本高，二是必须有山有水，有高度差，地质条件比较苛刻。 电解水是近年来新兴起的一种储能方式，也属于化学储能，是利用电能把水分解成氢气和氧气。其优点是能量密度和功率密度高，制出的氢气和氧气还可以运输到其他地区。缺点是需要有水资源。个人认为这种储能方式可能在未来大有前途。 还有一种新兴起的储能方式就是储热，有个弃风限电的理由就是热电联产，停热电就会停暖气，好，我们现在可以用可再生能源烧热水，当然这也存在可再生能源的不确定问题，而且储热只能供暖和洗澡等生活用途，要想再把热能放出来发电似乎能量转换效率太低，不怎么划算。 再有一种新兴的储能方式就是压缩空气储能，即把富余电能用来压缩空气，储存在废弃的矿井巷道内，一旦需要再释放出来进行"风力发电"，据说这个点子对许多煤碳被采空又没有好的新兴产业接替的老资源城市，如抚顺、阳泉等城市相当感兴趣，当然目前这还只是个瞎想，真要实施一是需要气密的废旧矿井，二是转换效率极低，需要谨慎评估。 说完那么多物理化学储能，再说说生物储能。其实上帝已经给我们造就了一种天然的储能系统，那就是生物储能，自然界每一种动植物包括我们自己都是一种储能装置，我们现在用的煤炭石油就是亿万年前生物储能的结果。植物通过光合作用吸收太阳能，储存到自己体内，动物们包括我们吃了这些植物以及动物之间互吃，便把能量转化成你身上的肥肉，于是你就吃多了撑得到处找健身房释放能量。如果把植物的秸秆燃烧发电就是生物质能发电，如果牛马拉磨带上发电机就是畜力发电，如果你拉上发电机就是人力发电。当然这种储能方式的功率密度不是太高，是需要慢慢储能，缓慢释放，一匹马的持续功率大概是一马力（我怀疑马力这个词就是这么来的），一马力还不到一千瓦（0.735kW），估计你还不如马吧！据说科学家发现老鼠吃饱以后就不停地在一个轮子上跑圈，我家的老鼠确实是这样，于是就瞎想出一种鼠力发电站，养一群老鼠，让它们吃饱了赶到一个大笼子里跑圈，给它们定好谁上白班谁上夜班，定时轮换三班倒，绝对的绿色能源无排放。但愿梦想成真吧！ 又说多了，而且还枯燥，呸！