未來電網(wǎng)需要儲能做哪些事兒？

電力發(fā)、輸、配、用同時完成的運(yùn)行模式需要得到根本性改變，儲能技術(shù)可以承擔(dān)起削峰填谷、迅速響應(yīng)用戶需求變化的責(zé)任。

改變即發(fā)即用模式

人們的作息習(xí)慣決定了電網(wǎng)負(fù)荷曲線的形態(tài)。早晨6點，人們開始了一天的活動，也就是從這個時間開始，電網(wǎng)負(fù)荷曲線開始向上揚(yáng)起，直到10點到12點，形成一天中第一個用電高峰。電網(wǎng)負(fù)荷曲線第二個“小山坡”出現(xiàn)在晚間，電氣化的現(xiàn)代生活方式讓電力系統(tǒng)承受著不小的壓力。隨著夜深，世界漸趨安靜，負(fù)荷曲線也漸漸“跌入谷底”，待到太陽升起，曲線又開始了新一天的爬坡。

“谷底”和“山坡”給電網(wǎng)增加了調(diào)度壓力和管理成本。因為，傳統(tǒng)電網(wǎng)的運(yùn)行，時刻處于發(fā)電與負(fù)荷之間的動態(tài)平衡，發(fā)出的電力必須即時傳輸給用戶。

但這種模式越來越顯現(xiàn)出缺陷和不足。隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，電網(wǎng)中的高峰負(fù)荷不斷增加，這就意味著需要不斷投資發(fā)電廠和輸變電設(shè)備，才能避免因供電緊張而不得不輪流停電的窘境。我們使出渾身解數(shù)來保障這一尖峰時刻的用電安全，但這種行為卻是不經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)的整體利用率被拉低了。

傳統(tǒng)電力電網(wǎng)亟須變革，發(fā)、輸、配、用同時完成的運(yùn)行模式需要得到根本性改變。承擔(dān)“削峰填谷”任務(wù)的傳統(tǒng)辦法是靠火電，但減排壓力使得火電發(fā)展受到控制，那么誰來彌補(bǔ)這個空缺？

將電力變?yōu)榭梢源鎯Φ纳唐?，先進(jìn)高效的大規(guī)模儲能技術(shù)為變革提供了全新的思路。

實現(xiàn)電能大規(guī)模存儲

想當(dāng)然的答案就是使用大型電池。但是，盡管電池能在短時間內(nèi)供電，且響應(yīng)速度快，卻對電網(wǎng)大規(guī)模存儲無能為力，因為只有電池集群應(yīng)用才能發(fā)揮巨大的調(diào)峰能力，而目前儲能電池價格昂貴，少量的電池?zé)o法應(yīng)對高強(qiáng)度、大規(guī)模充放電。

人們迫切需要其他技術(shù)。抽水蓄能逐漸受到重視，成為目前大規(guī)模儲存電能的主要手段。它的運(yùn)用原理很簡單，在有高度落差的兩個地點分別建造兩座水庫，用電量需求低時，開動水泵將水從位置低的水庫（下水庫）抽到位置高的水庫（上水庫），將剩余能量轉(zhuǎn)換為重力勢能儲存；當(dāng)用電量激增時，上水庫放水，水借助地勢差沖向下水庫，推動發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

此方法運(yùn)用廣泛。資料顯示，美國電能研究院對抽水蓄能電站做過相關(guān)研究，在全球范圍內(nèi)，超過99%的大型儲能設(shè)施都以抽水蓄能為原理。

但抽水蓄能并不完美。由于對地形有特殊要求以及對水資源的要求較高，在我國可再生能源豐富的“三北”地區(qū)很難推廣使用。

大規(guī)模儲能也有其他技術(shù)支持。中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2011》中指出，壓縮空氣儲能是另一種利用重力差實現(xiàn)大能量儲備的方式，已經(jīng)在德國和美國投入商業(yè)運(yùn)行。

更快速地響應(yīng)用戶需求

參與電力系統(tǒng)調(diào)頻，是儲能價值的另一個體現(xiàn)。如果用電與供電能夠?qū)崿F(xiàn)瞬時平衡，這自然是好，但用電是一直變化的，當(dāng)供電與用電產(chǎn)生差異時，電網(wǎng)頻率就會相應(yīng)出現(xiàn)偏差，甚至?xí)＜半娋W(wǎng)運(yùn)行。

這個時候，需要更多電源及時補(bǔ)上去或退下來。在我國，通常由火電廠承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)，以保證電量的供求平衡。但一般情況下，火電廠設(shè)備反應(yīng)速度并不那么快，分鐘級的響應(yīng)速度反應(yīng)在瞬間響應(yīng)的電網(wǎng)中，可能導(dǎo)致頻率產(chǎn)生偏差，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

與大型火電設(shè)備響應(yīng)速度慢、不精確且效率低的性能相比，儲能電池具有快速響應(yīng)能力，能在極短時間內(nèi)充放電。

如此優(yōu)越的性能，必定要花費(fèi)更多成本。中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟儲能專委會會長俞振華介紹，在美國的電力市場中，儲能服務(wù)調(diào)峰調(diào)頻是經(jīng)常的事，相應(yīng)的電價也會隨之變動。例如：在一天中，當(dāng)調(diào)峰容量資源緊張的時間段，電價會出現(xiàn)尖峰。這就不難解釋，為什么美國加州夏季用電高峰時刻，電價會比低谷電價高百倍。

抽水蓄能原理

午夜，用電量低時，發(fā)電機(jī)停止發(fā)電，泵將水從下水庫抽到上水庫中，將剩余能量轉(zhuǎn)換為重力勢能儲存。白天，當(dāng)用電量激增時，上水庫放水，水借助地勢差沖向下水庫，推動發(fā)電機(jī)組發(fā)電，供給電網(wǎng)。

壓縮空氣儲能原理

空氣被泵入地下儲藏室（耗盡的天然氣井或鹽穴），并且在那里被存儲下來。直到需要時，空氣經(jīng)過加壓從儲藏室中釋放出來，用來驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。