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【大容量存储模式】多地拉闸限电,不用蓄电池,人类如何大规模储存电能?

商场提早关门,信号灯无法运行,未经通知停水、停电、住宅电梯突然停止运行。最近各地不断拉闸限电,不断引起公众的关注。

电能作为我们现代生活中必不可少的资源,一旦停止供应会造成很多严重的后果。在近几十年,我们建设了各种水利、风能、太阳能光伏等各种电厂,想尽一切办法发电。但是由于人们每天使用电的时间分布并不均匀,往往造成很大的电能浪费。这时候就显示出电能储存的重要性了。

说到电能储存,我猜您一定会想到电池。的确,电池就是我们日常生活中最常见的电能储存设备,大到新能源电动车,小到手机充电宝,我们都能用到它。但是,电池的应用场景也就仅限于此,如果我们要大规模储存电能,比如储存足够一整座城市使用的电量,那又该怎么办呢?

简单的解决办法

大规模储存电能一直是世界范围内的一大难题,但是解决这个问题的方法却并像想象中的那么复杂。目前全世界最主流的电能储备方式就是——抽水,准确地说是建设抽水储能电站,把电能转化成水的势能储存起来。

具体的操作就是,找一个比较高的地方,在这里建设一个巨大的水库,再在水库下面建设一个同样大小的蓄水区,如果发出来的电用不完,就用电机把低处的水提到高处的水库中储存起来。等到电力缺乏的时候,再把高处水库里的水放出来,利用高度差产生的势能进行发电。

其实这种抽水蓄能电站也不是什么新鲜产物,早在100多年前,欧洲就开始建造这样的水电站了,而我国起步比较晚,是在1968年才开始建造。当然了,毕竟欧洲那边工业发展比较早,相应的配套建设早也很正常。

我们国家起步虽然晚,但是鉴于我国基建狂魔的属性,抽水蓄电站的发展速度相当快,尤其是2020年11月开始蓄水的河北丰宁抽水蓄能电站,目前已经是世界上装机容量最大的抽水蓄能水电站。

随着风电、水电、光伏发电等新能源发电厂的建设,我国对大规模储存电能的需求越来越强烈,对抽水蓄能发电站的建设越来越重视。特别是9月30号,新华社还专门派出记者,赶赴安徽响水涧抽水蓄能电站,对响水涧抽水蓄能电站的现场情况进行了详细报道,让这个特殊的水电站呈现在大家面前。

而且前不久,国家能源局发布了2021~2035年抽水蓄能中长期发展规划,规划指出,到2030年,抽水蓄能投产总规模要达到1.2亿千瓦时。

不过抽水蓄能电站缺点也很明显,首先就是抽水蓄能电站选址要求高,需要建设两个相邻的大型水库,而且两者之间必须有一定的高度差,多数地方不符合条件。其次就是在电能的储存与转化的过程中有一定损耗,电能转化率大概只在70%至80%之间,也就是说用抽水蓄能电站存一度电,在发出去的时候只剩下0.7至0.8度电。

那么除了抽水蓄能电站以外,我们还有其他办法能把电大规模储存起来吗?

压缩空气储存电能

除了抽水蓄能电站以外,另一个常用的大规模储存电能的方法就是利用压缩空气进行储能。首先当电能富余的时候,我们用压缩机把空气压缩成高压空气,当需要用电的时候,释放高压空气推动涡轮进行发电,将高压空气的内能转化成电能。

压缩空气的方法听起来简单,但是实现起来要比抽水蓄能难度大很多,其中最难解决的就是高压空气如何储存的问题。

显然,如果像存液化石油气一样,用金属罐子去存放高压空气的话,单单就是成本也会让人吃不消。针对这个问题,目前世界上最主流的解决方法是把高压空气储存在地下,比如说位于地下几百米的废弃矿井或者岩洞中。

这种压缩空气储存电能的电站,我国也在陆续开工建设中,其中最大的一个就是江苏金坛盐穴储气项目,这个项目总投资55亿,于2020年8月开工,初期规划能达到六十兆瓦,长期可达1000兆瓦。

不过利用高压空气储存电能,有一个很大的缺点,就是高压空气转换成电能的效率太低,只能达到20%至30%,剩下的能量只能在转换中被白白浪费掉。

除了储能水电站和压缩空气这两种主流方式以外,科学家还探索出很多千奇百怪的储电方式,比如说把电能转化成机械能的飞轮储能、把电能转换成磁场的超导储能等等。

相信经过科学家不断地努力尝试,人类一定能找到最佳的大规模储电方式。

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