如果說油價上漲還有積極作用的話,那就是讓新能源應用更加深入人心,電動汽車終于從政府引導逐漸變為居民自發購買的選項。
但我們從化石能源向新能源時代“移民”是個系統工程。比如,風能、太陽能這些新能源,環保、可持續,但都要“靠天吃飯”,供電不穩定,就需要巨大的儲能系統進行調節。
我們生活中最常用的手機電池、充電寶就是小型的儲能產品。有沒有發現?自從有了手機用的那種鋰電池,我們身邊越來越多的產品變成了充電模式。在我們小時候,如果停電了,就得點蠟燭,而現在家里的臺燈都是充電的了,停電了還能提供幾小時照明。
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幾年前,馬斯克開始在美國推銷他的家用電池儲能系統Powerwall,截至2021年5月已經安裝了20萬戶,售價7000美元的普通家用款,能夠容納 13.5 度(千瓦時kWh) 的電力,充好電后可以滿足家庭一天基礎的電量需求(開空調就算了)。
以上都屬于依托個人的分布式儲能,而對于國家而言,龐大的電網還需要“超級充電寶”。
比如,2022年北京冬奧會期間,世界規模最大的抽水蓄能電站在河北豐寧投產發電。
抽水蓄能電站有上、下兩個水庫,在夜間人們用電較少的低谷期,利用富裕的風電、太陽能生產的電能,將水從下水庫抽到上水庫儲存起來,完成蓄能。到了白天或晚上用電高峰期,再把上水庫的水放下去,用水電站的原理發電。
豐寧抽水蓄能電站不僅象征性的滿足了北京冬奧會全部冬奧場館100%使用綠色電力,未來12臺機組全部投運后,總裝機規模360萬千瓦,每年可消納過剩電能88億度,轉化發電66億度,可滿足260萬戶家庭用電,年節約標準煤48萬噸。
據了解,目前多個抽水蓄能電站正在全國各地建設,預計到2030年將裝機規??蛇_1.2億千瓦,相當于33個豐寧抽水蓄能電站,滿足幾千萬人的用電需要。
抽水蓄能本質上利用的是重力。它的優點很多,但也需要自然環境的支持,至少需要一座高山,才能在高處建水庫。如果平原地區呢,有人干脆提出了純粹的重力儲能。
簡單來講,重力儲能主要借助豎井、高塔等結構,通過電動機把重力模塊提至相應的高度,也就是把電能轉化為固體的勢能。當電網需要電能時,放下重力塊,帶動軸承系統將勢能轉化為轉子動能,再通過轉子切割磁力線發出電能。
根據最新的消息,中國首個重力儲能項目已經開工建設。這個中外合作的重力儲能系統應用于江蘇省如東縣的一個風電場,容量為10萬千瓦時,相當于2.5萬個家庭的用電需求。
也許在未來,在大城市郊區聳立的高塔,不是水塔,不是煙囪,不是電視塔,而是重力儲能電站。
同樣是最新的新聞,在江蘇常州,一座利用壓縮空氣儲能的電站——金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站正式投產。這是世界首個“非補燃”壓縮空氣儲能電站。
和重力儲能類似,在用電低谷時,儲能電站利用過剩的電能把空氣壓縮,存儲在地下鹽洞;在用電高峰時,釋放高壓空氣,帶動發電機組發電,保障用電需求。金壇鹽穴壓縮空氣儲能電站一期工程發電裝機60兆瓦,儲能容量30萬千瓦時,預計年發電量約1億度。
近年來,隨著風、光等新能源的大規模開發,我國清潔能源裝機容量迅猛增加。據國家能源局最新消息,截至今年(2022年)5月底,我國可再生能源發電總裝機達到11億千瓦。其中,常規水電3.6億千瓦、抽水蓄能0.4億千瓦,風電、光伏發電、生物質發電等新能源發電裝機突破7億千瓦。
但是,前面也說了,風、光等新能源發電需要“看天吃飯”,受環境影響很大。在這樣的大背景下,隨著新一輪基建投資,各種大規模儲能項目,也就是超級充電寶,不斷上馬。
目前已有的儲能技術大致可以分為兩大類:一類是物理儲能,除了前面介紹的重力儲能、抽水蓄能、壓縮空氣儲能,還有飛輪儲能、氫儲能等;另一類是化學儲能,主要包括各種電池,如鉛酸電池、鋰電池、鈉電池等。
在工業革命之前,人們曾癡迷于可以裝有發條的機器裝置,依靠手動上弦進行蓄能,人們不僅制造出精巧的鐘表,會唱歌的八音盒,會跑的玩具車,甚至還有會寫字的機器人。甚至有人說,鐘表推動的工業革命。今天,中國的“大基建”正在設計建造的各種儲能工程,或許正是新一輪工業革命的“發條”。