未來儲能比想象更深遠

　　在今年的《政府工作報告》中，發(fā)展“新型儲能”首次被寫入。

　　事實上，中國人的“儲能”意識古已有之，但隨著儲能技術的日新月異，其場景、效率和方式等都發(fā)生了巨大的變化。

　　那么，你知道歷史上，人們是如何“儲能”的嗎?與傳統(tǒng)儲能相比，新型儲能“新”在何處?它又將如何影響人們的生活?

　　古人的“儲能”之法

　　在古代，人們進行儲能的手段十分有限，算得上“儲能”的應用主要有兩種。

　　一種是儲存冰塊，隆冬時節(jié)采集天然冰，儲藏于冰窖，待夏季炎熱之時取出，用以消暑度夏;一種是儲存木柴、炭火、煤炭等，通過燃燒供應人們在生產(chǎn)生活中所需的能量。

　　據(jù)《周禮》記載“凌人掌冰正(政)，歲十有二月，令斬冰，三其凌”，早在西周時期，我國便出現(xiàn)了專門負責管理儲藏冰塊的部門“冰政”。有專家認為，這可以算是中國古代最早的儲能方式之一。

　　燃料的儲備和利用則更為復雜。炭作為我國古代主要的植物燃料，主要來自天然生長的木、竹等。白居易的《賣炭翁》寫有：“賣炭翁，伐薪燒炭南山中。”這表明唐朝時，制炭賣炭已經(jīng)發(fā)展成為一門十分成熟的職業(yè)。此時，從山區(qū)向城內運送炭的筐和簍，可以被看作是最簡單的“儲能”容器。

　　而煤炭則是我國較早利用的化石燃料，其制作、儲備和運送受到歷代朝廷的關注。漢代時，冶鐵技術發(fā)展，用煤量大幅提升，出現(xiàn)了燃燒效率更高的煤餅、煤球。

　　另外，由于我國煤炭儲備量較大，其“質重而值賤”，因此煤炭多以水運為主。史志記載，黃河、長江、運河、洛河、渭河、贛江、湘江、松花江、滏陽河等河流，都曾用船裝運煤炭，許多溪流利用夏秋水漲通舟之便運輸煤炭，這些運輸船也成為早期能源運輸?shù)妮d體。

　　除了以上這些常規(guī)“儲能”方式，一些特別的“儲能”智慧也不容小覷。

　　在宋代的《朱子語類》中，曾記載了一種用水輪機鼓韛(一種皮囊)為煉鐵爐鼓風的操作。有專家認為，這可以被看作最早的壓縮空氣儲能，由于它是用水能進行驅動的，因此被不少現(xiàn)代能源專家看作是可再生能源“儲能”的發(fā)端。

　　在西方，公元前1600年，歐洲西臺人發(fā)明的耐火磚也帶給了現(xiàn)代科學家一些靈感。麻省理工學院核科學與工程學系教授查爾斯·大眾伯格就利用這項古技術開發(fā)出“FIRES”蓄熱系統(tǒng)，可將太陽能、風能高峰產(chǎn)電時的過剩電力轉換成熱能儲存在耐火磚里，這些熱既可直接用在燃料工業(yè)，也可在需要時轉換回電力出售給電網(wǎng)。

　　傳統(tǒng)與創(chuàng)新并行

　　隨著工業(yè)化的發(fā)展，電力逐漸成為現(xiàn)代能源的核心，人類對“儲能”的探索也開始圍繞“電”展開。

　　1882年，世界上首座抽水蓄能電站在瑞士蘇黎世建成，利用153米的落差，這座電站在汛期將下游水量抽取到上游湖泊，然后在枯水期進行發(fā)電。

　　這種“物理儲能”方式直到二戰(zhàn)結束后才得到廣泛應用。當時，家用電器快速發(fā)展，電器種類增多、普及率提高，城市的電力負荷的峰谷差逐漸擴大。此時，抽水蓄能電站作為一種調峰填谷的方式得到了快速發(fā)展，世界各國紛紛開始建設大型蓄水電站，抽水蓄能成為了傳統(tǒng)儲能的代表。

　　在傳統(tǒng)儲能方式外，一些新的儲能技術也開始嶄露頭角。

　　早在19世紀初期，人類便開始探索將電能轉化為化學能、熱能等形式進行儲存。從19世紀50年代，法國科學家加斯頓·普朗特發(fā)明鉛酸電池，到20世紀90年代，約翰·古德諾、吉野彰等人在磷酸鐵鋰電池領域取得突破，開啟可攜帶式電子設備的新時代，電池技術的發(fā)展讓能源利用逐漸擺脫了特定時間和空間的束縛。

　　1978年建成的德國Huntorf電站則是世界上第一個商業(yè)運行的現(xiàn)代壓縮空氣儲能電站。在用電低谷時，它通過壓縮機將空氣壓縮存儲在儲氣洞穴內;而在用電高峰時，高壓空氣將被釋放，與燃料燃燒產(chǎn)生的高壓、高溫空氣一起驅動膨脹機進行發(fā)電。這座電站至今已平穩(wěn)運行近40年。

　　新型儲能，落在何處

　　“儲能是第三次工業(yè)的技術支撐，對人類能源發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。”杰里米·里夫金在《第三次工業(yè)革命：新經(jīng)濟模式如何改變世界》一書中這樣指出。

　　當前，隨著可再生能源發(fā)電規(guī)模不斷增大，我國的能源結構正發(fā)生重大變化。預計到2030年，全國風電和太陽能日最大功率波動預計將達4億—6億千瓦。

　　然而，風力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源高度依賴自然資源，呈現(xiàn)出隨機性、波動性和反調峰特性。以光伏發(fā)電為例，產(chǎn)能在午間高峰期極大，但夜間下降至零，與用電需求極不匹配。

　　因此，發(fā)電與消納之間的矛盾迫切需要新型儲能技術的出現(xiàn)與應用。

　　相較于傳統(tǒng)儲能，新型儲能類似于大型“充電寶”，能在用電低谷時“充電”、高峰時“放電”，更具環(huán)境適應性，有效解決供需不平衡問題，提升電網(wǎng)穩(wěn)定性。

　　近年來，中國也正在探索新型儲能技術的落地。

　　2022年7月，江蘇常州，曾經(jīng)廢棄的鹽穴通過再利用，成為壓縮空氣的天然儲存罐，這個空氣“充電寶”每天充電八小時，放電五小時，可為電網(wǎng)提供30萬度電。

　　2023年2月，我國在內蒙古成功試運行了首個兆瓦級鐵—鉻液流電池儲能示范項目。該項目通過化學特性儲存電能，6小時內可儲存6000度電，標志著我國儲能技術邁出重要一步。

　　與此同時，這種實用的新型儲能系統(tǒng)正深入改善人們的生活和工作方式。中國鐵塔的分布式鋰電儲能系統(tǒng)為外賣騎手、快遞員提供換電服務，提升工作效率。比如，上海市的快遞員老陳通過這項服務，每天可以多完成數(shù)十單訂單，每天收入至少增加一兩百元。

　　據(jù)國家能源局科技司副司長劉亞芳預計，到2025年底，新型儲能在電力系統(tǒng)中的裝機規(guī)模將達到3000萬千瓦以上，年均增長超過50%。這將有效支撐我國清潔低碳、安全高效的能源體系建設。而隨著新型儲能場景加速落地，未來人們對能源的利用將更加穩(wěn)定，更加自由。

　　來源：解放日報 記者肖雅文