风能可以贮存吗？

2009年9月28日

文/Phil Taylor

风能一般都在晚上采集，那么如何才能贮存这一能源，以满足白天用电高峰的需求呢？

贮存风能：从飞轮储能系统到蓄电池，企业一直在探索储存可再生能源的方法。
图：FLICKR/THE RUSSIANS ARE HERE

风电场一般都在晚上采集风能，而晚上的用电需求并不大。因此这种“绿色”能源的浪费严重。

所以最大的问题便是：如何才能储存这种能源，让它在白天为运转不停的空调和家电提供电能呢？

许多企业已经在采取行动，填补能源空白。他们利用政府的贷款担保以及对“智能电网”的40亿美元刺激资金，努力实现产业化、大规模的储能单元，从而稳定风能、太阳能等可再生能源的持续供应，使电网能够正常运转，满足用电需求。

麻省的一家公司是这个行列中的领军之一，他们打算使用几百个“飞轮”来储存20兆瓦的电量，它们能满足200个家庭一天的用电量。美国灯塔电力公司（Beacon Power）也正准备利用4300万美元的政府贷款，在纽约州史蒂芬镇建造一项耗资6900万美元的储能工程，该工程预计年底动工。

这座储能厂会把“闲时”的电力储存在2500磅的飞轮电池中。飞轮的轮缘线速度之高，超过声速。当电力供应进入高峰，或者没有自然风时，就可以将电能从飞轮中取出，高价售予电网。

“这是一个巨大的改变，我们可以用更环保、更持续的方法来让电网实现频率的调整。”灯塔公司首席执行官比尔·凯普上周在华盛顿出席电网周（GridWeek）大会时说道。

如今，公共事业单位为保证能源持续供应，使用的是水能和天然气能发电，然而水电的空间要求较高，天然气的价格又昂贵，而还会造成污染。然而国家已经要求事业单位使用更多可再生能源，并且在将来气候变化条约的约束下，碳能源的成本也会水涨船高，因此对于可信赖的内用能源的需求将有增无减。

“可再生能源与储能，两者关系紧密。”中西部独立输电系统运营商技术创新高级主管瑞迟·卡利什说。该输电系统控制着13个州长达10万英里的输电线路。

这个非盈利集团现在管理着6600兆瓦风能，占到其能源生产总量的百分之四，然而它仍有5.4万兆的风能项目尚在开发中。运营商称，这些项目有可能会影响能源可靠性。

“我们非常担心。”卡利什说道。

示范项目

不过，认识到能源储存的必要性是一回事，证明储能技术的可行性则是另一回事。

美国最大的电池储能技术之一使用的是硫化钠电池，由日本碍子株式会社（NGK）生产。美国电力公司安装了7兆瓦的电池，每个有公共汽车那么大，用来缓解输电线的超负荷现象，另外还有4兆瓦的电池还在研制中。

同时，美国中西部地区电力服务商Xcel Energy目前正在测试一节1兆瓦的硫化钠电池，让它在明尼苏达州控制风能。

上市的灯塔公司已经对飞轮设计进行了10年之久的研发，公司相信这一技术已经具有了扩大规模的条件。

公司这个月向能源部申请了4700万美元的刺激金，用以建设更多20兆瓦的发电厂，其中一座位于纽约，另一座位于PJM电网控制区。公司称，项目的总投资达到6.15亿美元，有望在11月公开建设。

凯普说，公司面临的挑战之一是，在没有任何先行者做例子的情况下向投资者证明大规模储能技术的价值。因此，“能源部的贷款和刺激金来得非常及时。”

除了飞轮，公司还关注着其他电网规模的储能技术，如大规模锂离子电池、压缩空气地下洞室等。

南加利福尼亚州的爱迪生公司上个月宣布，它正在申请2500万美元的刺激金，帮助A123System公司（美国知名高功率锂电池制造商，总部位于麻省）制造世界上最大的锂离子电池。

A123公司将运用设在南加利福尼亚州恰比山变电站的小型电池组，装配成32兆瓦每小时的电池，用来控制风电从山区被运送到各地事业单位客户那里。

土桑电力公司本月初称，他们正在请求2500万的刺激性现金，支持“光明土桑”计划，该计划将运用一整套能源储备系统，包括锂电池、压缩空气地下洞室，还有需求响应体系，也就是将所有的事业单位客户视为同一个电池组，当用电需求达到高峰时，可以远程关闭电器。

发展空间

议会对于温室气体减排的要求，也许会为储能工业增筹添码。议会刚通过的气候与能源议案将引导碳密集电能的价格上升，呼吁人们大量使用可再生能源。一项关于气候变化的参议院议案本周也将公布。

与此同时，各州政府也在采取行动。美国冰能源（Ice Energy）公司高级副总经理克里斯·西克曼称，已经有8个州批准了可再生能源的储能标准。Ice Energy公司位于科罗拉多州，其生产的热能储存单元可以转移高峰时段的耗能。

本月，来自GTM的一项调查报告表明，即使议会最终没有通过气候议案，储能工业也有发展的空间。

该报告的作者约翰·克鲁查表示：“要让新的智能电网有效运作，非常重要的一点就是在这个系统中增加一个缓冲器，用来储存能量，使整个电网系统达到供能平衡。”

这项调查显示，“以电力为本”的储能技术主要用于短期调节电网频率，中期来看可以持续发展，但是它在长期范围内会因市场有限而受阻；相较之下，“以能源为本”的储能技术则将能源转移到不同时段使用，它的市场刚刚起步，前景非常可观。

调查结果表明，2009年中开发的以能源为本的储能项目总电量达到了147兆瓦。而到了2015年，预期将有1321兆瓦的新增项目，创税19.8亿美元。

据报告预测，储能项目在美国的市场将达到85000兆瓦，全球市场将达到45万兆瓦。