可再生燃料作為儲(chǔ)存方式
當(dāng)可再生能源發(fā)電供不應(yīng)求時(shí)，采用化石燃料燃燒發(fā)電進(jìn)行電量補(bǔ)充 — 這是最簡單的可以采用的能源儲(chǔ)存方式之一。
不過隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可再生能源滲透率的提高，還可以采用可儲(chǔ)存的可再生燃料替代化石燃料進(jìn)行能源的儲(chǔ)存，如生物質(zhì)能、合成烴燃料和氫。但有一點(diǎn)是需要注意的，雖然燃料電池使用氫（或采用傳統(tǒng)燃燒發(fā)電方式）不會(huì)排放二氧化碳，但生物質(zhì)燃燒和合成烴燃料的利用都會(huì)產(chǎn)生二氧化碳（除非在系統(tǒng)中采用碳捕捉裝置）。
既然如此，能否不采用生物質(zhì)？
還有一些更加復(fù)雜的系統(tǒng)可以將過剩的電能和風(fēng)能轉(zhuǎn)變成燃料。如果能夠保證氫的需求平穩(wěn)持續(xù)的話，如用于運(yùn)輸業(yè)中，那么通過消耗過剩的電能（采用電解方式）制氫也是一種選擇。而反過來通過氫發(fā)電的話，可以通過儲(chǔ)存于地下的氫來實(shí)現(xiàn)。
替代能源，或者說那些與我們在過去一百年中已經(jīng)習(xí)慣的能源比較接近的能源，如果含碳的話，其實(shí)也是來自太陽能或風(fēng)能。在這方面，通常采用的是碳捕捉與封存方式，比如從當(dāng)前的化石燃料開采系統(tǒng)、直接的太陽能光熱或大氣中二氧化碳的電化學(xué)轉(zhuǎn)換等方式中進(jìn)行二氧化碳捕捉。
不過，要想讓這些方式真正可行的話還需要技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。而從中期來看，可能還存在一些相對(duì)緩和的能源儲(chǔ)備挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)可以通過當(dāng)前的技術(shù)解決。
通過壓縮空氣進(jìn)行能源儲(chǔ)存
有一個(gè)很好的例子就是通過壓縮空氣進(jìn)行能源儲(chǔ)存。壓縮空氣能源儲(chǔ)存（CAES）的基本做法就是將基礎(chǔ)核電或煤電設(shè)施產(chǎn)出的非高峰時(shí)期的電能轉(zhuǎn)移到用電高峰時(shí)期，而僅僅消耗原本用于用電高峰時(shí)期發(fā)電（比如傳統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)）的燃?xì)饣蛉加偷囊徊糠帧?
風(fēng)能或太陽能發(fā)電的過剩電量可以用于空氣的壓縮。這種方式通常需要幾個(gè)步驟，主要為了使產(chǎn)生的熱量降到最低 — 熱能無法進(jìn)行長期儲(chǔ)存。在需要時(shí)壓縮空氣被釋放，通過渦輪進(jìn)行發(fā)電。壓縮空氣釋放后會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的冷卻效應(yīng)，這時(shí)必須進(jìn)行加熱，這樣才能使壓縮空氣在環(huán)境溫度下釋放出來。
到目前為止，全球只有兩個(gè)采用壓縮空氣進(jìn)行能源儲(chǔ)存的工廠：一個(gè)位于德國Huntorf市，屬于E.N Kraftwerke公司，1978年建，規(guī)模為290MW；另一個(gè)位于美國阿拉巴馬州Mclntosh市，屬于阿拉巴馬電力公司（Alabama Electric Corporation），1991年交付使用，規(guī)模為110MW。Huntorf市的空氣蓄能工廠采用了一個(gè)容量為30萬立方米的地下洞穴儲(chǔ)倉；另外一個(gè)工廠將壓縮過程產(chǎn)生的熱量儲(chǔ)存起來，然后通過渦輪重新發(fā)電。
儲(chǔ)存循環(huán)效率通常為40%～50%，而能源儲(chǔ)存設(shè)施最初只是用來解決用電高峰需求，也就是在夜間進(jìn)行充電，在用電高峰時(shí)放電。但是為了吸納更多的可再生能源，就需要延長儲(chǔ)存時(shí)間，這樣就會(huì)產(chǎn)生更多的熱能，從而降低了充放電的效率。
抽水蓄能
抽水蓄能是全球范圍內(nèi)廣泛采用的一種能源儲(chǔ)存技術(shù)，主要有如下兩種運(yùn)行方式：
■ 系統(tǒng)將水抽到高位，然后釋放到低位，通過普通的水輪機(jī)進(jìn)行重新發(fā)電。
■ 另外一種方式不會(huì)將水抽到高位，而是采用水庫的水電系統(tǒng)與需要儲(chǔ)存的風(fēng)能或太陽能發(fā)電系統(tǒng)之間的協(xié)作運(yùn)行方式。這樣當(dāng)風(fēng)力發(fā)電或太陽能發(fā)電系統(tǒng)無電能產(chǎn)出時(shí)，水力發(fā)電就可以填補(bǔ)消費(fèi)者的需求；而當(dāng)風(fēng)力發(fā)電或太陽能發(fā)電供過于求時(shí)，水力發(fā)電量就會(huì)相應(yīng)減少。這種能源儲(chǔ)存方式需要在兩種子系統(tǒng)之間建立較強(qiáng)的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)。目前，全球只有為數(shù)不多的幾個(gè)地方建有這樣的水電設(shè)施，且擁有上述這種大型水庫（季節(jié)性的或年度性的）。這些設(shè)施基本都是很久以前建立的，因?yàn)楫?dāng)時(shí)類似積水淹沒山體地貌等問題不會(huì)像今天這樣招致反對(duì)的聲音。
電池和地下儲(chǔ)存
其他可以采用的能源儲(chǔ)存方式還有具有較高能量輸入和輸出的可逆化學(xué)反應(yīng)，不過此類想法都尚未轉(zhuǎn)變成商業(yè)應(yīng)用現(xiàn)實(shí)。目前可以采用的高級(jí)電池技術(shù)還僅僅局限于規(guī)模較小的應(yīng)用領(lǐng)域，而如何提高應(yīng)用規(guī)模是新的開發(fā)方向，但是要想真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的話，電池的價(jià)格還需要進(jìn)一步降低。
氫儲(chǔ)存從技術(shù)上說是可行的，但是這種技術(shù)成本較高，而且需要大量燃料電池的配合。原因有兩個(gè)方面：
■ 無論是采用可逆高溫燃料電池將電能轉(zhuǎn)變成氫以及將氫轉(zhuǎn)變成電；還是采用傳統(tǒng)堿性燃料電池（電解池）來制氫及采用高級(jí)燃料電池來重新產(chǎn)生電能；其轉(zhuǎn)換效率都比傳統(tǒng)的燃燒類渦輪機(jī)發(fā)電的效率高；
■ 未來，氫作為能源載體可能會(huì)引起更多的關(guān)注，比如用于驅(qū)動(dòng)汽車。因此，如果將電能轉(zhuǎn)變成氫后，就不必再轉(zhuǎn)回為電能了，而是直接用于汽車或固定式燃料電池中。在新能源汽車方面，人們認(rèn)為電池/柴油混合動(dòng)力車在未來一段時(shí)間內(nèi)將成為最主要的方式。而在氫被廣泛視作能源載體的能源系統(tǒng)中，最可能的應(yīng)用方式是電池和燃料電池相結(jié)合的混合動(dòng)力車，而且將很自然地取代上面這種電池/柴油混合動(dòng)力車。
熱電聯(lián)產(chǎn)和燃料電池
采用固定式燃料電池進(jìn)行能源儲(chǔ)存有一個(gè)優(yōu)勢，即在所有轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的熱量可以用來滿足供熱需求。這種方式可以應(yīng)用于區(qū)域供熱系統(tǒng)（集中儲(chǔ)存）及私人住宅中。在私人住宅這種情況下，燃料電池采用分散布局的方式（主要采用離子交換膜燃料電池）。所有轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的廢熱都可以利用起來，用于滿足低溫供熱需求，而無需再建立專門的供熱廠。(完)
關(guān)于作者：
Bent Sfrensen是丹麥羅斯基勒大學(xué)環(huán)境、社會(huì)與空間變換學(xué)院教授。
