大规模储能解决方案
江左灵光2019-05-03 17:30
1991年，索尼将第一款锂离子充电电池商业化，永远改变了移动设备的历史.今天，我们正在寻找能够在国家电网上储存可再生能源的下一代可充电超级电池。
可再生能源，例如风力发电和太阳能发电，正变得越来越受欢迎。但是，如果将清洁能源与煤电竞争，那么根据科学家预测，“至少需要电池比锂离子电池便宜5倍，这是一个巨大的跳跃，需要的能量密度大约为现在的5或更高。“能量密度定义为给定体积中存储的能量。从外形的角度来说，更高的能量密度意味着使用电子设备更长的时间。最常见且流行的高能电池是锂离子电池。这是智能手机，平板电脑和笔记本电脑中的电池类型。锂离子电池不应与锂金属电池混淆；锂金属电池比锂离子电池具有更高的能量密度，但它们的安全性也低得多。
锂具有较低的相对原子质量，这意味着它的重量不大。锂是一种具有特性的元素，非常适合在非常小的光源中提供大量电能，它能够释放大量能量，这使得锂电池在平板电脑，无人机甚至汽车都非常理想。
电动汽车公司特斯拉汽车公司使用锂离子电池作为其车辆的动力源。 Gigafactory位于内华达州斯帕克斯郊外，是特斯拉生产用于汽车的锂离子电池的地方。根据特斯拉汽车公司的说法，特斯拉的Model S每辆车使用约8,000个锂离子电池。特斯拉的电池尺寸与18650电池相似。
18650虽然锂离子电池在我们的智能手机中无处不在，但它们并不总是安全，还记得臭名昭着的“爆炸式”Galaxy Note 7智能手机？为了真正实现与一个国家电网一样大规模的能量存储，下一代超级电池必须更小，更便宜，更强大，以及安全和清洁。在寻求新的大规模储能方面，最关键需要兼顾低成本和安全性。通常，非常便宜的电池是不安全的，并且超安全的电池是昂贵的。但电网需要廉价和安全的储能解决方案。
想要做到每个时刻均等电力输出，这意味着发电厂不断加大或减少他们产生的电量，这种“倾斜”的例子包括天然气发电厂的上升或下降或者在水坝上溢出更多的水。正如您所看到的，电力需求的匹配是复杂的，并且将可再生能源发电添加到电网将变得更复杂，当风停止吹，或太阳落山，或云减少阳光，可再生能源发电的额功率时刻都在变化，这时仍然必须满足电力需求。因此，如何这些“绿色”可再生但间歇性的能源将在电网中发挥重要作用，那么他们将需要一个新的合作伙伴：储能。
我们借用美国能源部的数据，2013年美国的电网存储量约为24.6GW（约占电力总产能的2.3％）。其中95％是抽水蓄能水电。抽水蓄能水电是电力系统用于负载平衡的一种水电能量存储。该方法以水的重力势能的形式存储能量，从较低的高度水库泵送到较高的海拔。
图3和图4显示了白天与夜间的水流方向。
另一种大规模形式的储能方式是盐水电池，它使用盐水作为电池的电解质；因此，这个名称为“盐水电池”。尽管这种类型的电池比锂离子电池的能量密度低得多，但它不易燃，无毒且非常便宜。位于宾夕法尼亚州匹兹堡附近的Aquion Energy工厂正在批量生产这种盐水电池，用于全球数百个太阳能发电厂。
其他类型的能量存储解决方案包括熔盐储能器。
熔盐储能很明显，我们没有电力短缺，而是在某些时候电力短缺，而在其他时间电力过多。我相信几十年后，我们将不止看到两种或三种类型的储能解决方案，而是因地制宜看到各种尺寸，形状和技术类型的储能方式，而且它们都相对便宜和安全。
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