在今年的《政府工作報(bào)告》中，發(fā)展“新型儲(chǔ)能”首次被寫入。
事實(shí)上，中國人的“儲(chǔ)能”意識(shí)古已有之，但隨著儲(chǔ)能技術(shù)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(chǔ)能”的嗎?與傳統(tǒng)儲(chǔ)能相比，新型儲(chǔ)能“新”在何處?它又將如何影響人們的生活?
古人的“儲(chǔ)能”之法
在古代，人們進(jìn)行儲(chǔ)能的手段十分有限，算得上“儲(chǔ)能”的應(yīng)用主要有兩種。
一種是儲(chǔ)存冰塊，隆冬時(shí)節(jié)采集天然冰，儲(chǔ)藏于冰窖，待夏季炎熱之時(shí)取出，用以消暑度夏;一種是儲(chǔ)存木柴、炭火、煤炭等，通過燃燒供應(yīng)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(shí)期，我國便出現(xiàn)了專門負(fù)責(zé)管理儲(chǔ)藏冰塊的部門“冰政”。有專家認(rèn)為，這可以算是中國古代最早的儲(chǔ)能方式之一。
燃料的儲(chǔ)備和利用則更為復(fù)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(shí)，制炭賣炭已經(jīng)發(fā)展成為一門十分成熟的職業(yè)。此時(shí)，從山區(qū)向城內(nèi)運(yùn)送炭的筐和簍，可以被看作是最簡單的“儲(chǔ)能”容器。
而煤炭則是我國較早利用的化石燃料，其制作、儲(chǔ)備和運(yùn)送受到歷代朝廷的關(guān)注。漢代時(shí)，冶鐵技術(shù)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(chǔ)備量較大，其“質(zhì)重而值賤”，因此煤炭多以水運(yùn)為主。史志記載，黃河、長江、運(yùn)河、洛河、渭河、贛江、湘江、松花江、滏陽河等河流，都曾用船裝運(yùn)煤炭，許多溪流利用夏秋水漲通舟之便運(yùn)輸煤炭，這些運(yùn)輸船也成為早期能源運(yùn)輸?shù)妮d體。
除了以上這些常規(guī)“儲(chǔ)能”方式，一些特別的“儲(chǔ)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(jī)鼓韛(一種皮囊)為煉鐵爐鼓風(fēng)的操作。有專家認(rèn)為，這可以被看作最早的壓縮空氣儲(chǔ)能，由于它是用水能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，因此被不少現(xiàn)代能源專家看作是可再生能源“儲(chǔ)能”的發(fā)端。
在西方，公元前1600年，歐洲西臺(tái)人發(fā)明的耐火磚也帶給了現(xiàn)代科學(xué)家一些靈感。麻省理工學(xué)院核科學(xué)與工程學(xué)系教授查爾斯·大眾伯格就利用這項(xiàng)古技術(shù)開發(fā)出“FIRES”蓄熱系統(tǒng)，可將太陽能、風(fēng)能高峰產(chǎn)電時(shí)的過剩電力轉(zhuǎn)換成熱能儲(chǔ)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(shí)轉(zhuǎn)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(chǔ)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(jìn)行發(fā)電。
這種“物理儲(chǔ)能”方式直到二戰(zhàn)結(jié)束后才得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)時(shí)，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(fù)荷的峰谷差逐漸擴(kuò)大。此時(shí)，抽水蓄能電站作為一種調(diào)峰填谷的方式得到了快速發(fā)展，世界各國紛紛開始建設(shè)大型蓄水電站，抽水蓄能成為了傳統(tǒng)儲(chǔ)能的代表。
在傳統(tǒng)儲(chǔ)能方式外，一些新的儲(chǔ)能技術(shù)也開始嶄露頭角。
早在19世紀(jì)初期，人類便開始探索將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、熱能等形式進(jìn)行儲(chǔ)存。從19世紀(jì)50年代，法國科學(xué)家加斯頓·普朗特發(fā)明鉛酸電池，到20世紀(jì)90年代，約翰·古德諾、吉野彰等人在磷酸鐵鋰電池領(lǐng)域取得突破，開啟可攜帶式電子設(shè)備的新時(shí)代，電池技術(shù)的發(fā)展讓能源利用逐漸擺脫了特定時(shí)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(gè)商業(yè)運(yùn)行的現(xiàn)代壓縮空氣儲(chǔ)能電站。在用電低谷時(shí)，它通過壓縮機(jī)將空氣壓縮存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣洞穴內(nèi);而在用電高峰時(shí)，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(qū)動(dòng)膨脹機(jī)進(jìn)行發(fā)電。這座電站至今已平穩(wěn)運(yùn)行近40年。
新型儲(chǔ)能，落在何處
“儲(chǔ)能是第三次工業(yè)的技術(shù)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(jì)模式如何改變世界》一書中這樣指出。
當(dāng)前，隨著可再生能源發(fā)電規(guī)模不斷增大，我國的能源結(jié)構(gòu)正發(fā)生重大變化。預(yù)計(jì)到2030年，全國風(fēng)電和太陽能日最大功率波動(dòng)預(yù)計(jì)將達(dá)4億—6億千瓦。
然而，風(fēng)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(jī)性、波動(dòng)性和反調(diào)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(chǔ)能技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用。
相較于傳統(tǒng)儲(chǔ)能，新型儲(chǔ)能類似于大型“充電寶”，能在用電低谷時(shí)“充電”、高峰時(shí)“放電”，更具環(huán)境適應(yīng)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(chǔ)能技術(shù)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(chǔ)存罐，這個(gè)空氣“充電寶”每天充電八小時(shí)，放電五小時(shí)，可為電網(wǎng)提供30萬度電。
2023年2月，我國在內(nèi)蒙古成功試運(yùn)行了首個(gè)兆瓦級鐵—鉻液流電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目通過化學(xué)特性儲(chǔ)存電能，6小時(shí)內(nèi)可儲(chǔ)存6000度電，標(biāo)志著我國儲(chǔ)能技術(shù)邁出重要一步。
與此同時(shí)，這種實(shí)用的新型儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)為外賣騎手、快遞員提供換電服務(wù)，提升工作效率。比如，上海市的快遞員老陳通過這項(xiàng)服務(wù)，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(yù)計(jì)，到2025年底，新型儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的裝機(jī)規(guī)模將達(dá)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(shè)。而隨著新型儲(chǔ)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(bào) 記者肖雅文
作者：肖雅文
評論