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2、资源环境方面。输电所用的材料基本上是铜铝钢,也有一部分陶瓷和半导体材料,都比较好获得,资源量也丰富。而储能所需原材料多种多样:化学储能要各种各样的金属和非金属材料,有些还有污染;电磁储能要超导材料或者电容器中的电介质材料;热储能要各种高温化学热工质;机械储能对原材料要求不高,但也有特殊要求,比如抽水蓄能要选址上下都有水库的山,压缩空气储能需要一个大洞,飞轮储能需要磁悬浮材料等等。对比来看,储能真是条很艰辛的路。占地资源方面各有千秋,目前储能设施的能量密度低,占地范围大,而输电线路需要占用输电走廊,在环境地质条件恶劣的地区建设难度大。
3、管理学方面。一个企业能够调动的资源越多越好,资金周转越快越好,库存越少越好。利用可再生能源也一样,当然是一个地区能获得可再生能源的来源越多越好,地区间能源流动的越顺畅越好,储存的越少越好。一个简单的结论是:如果能源可以直接被用掉,为什么还要储存起来再用掉呢。当然现实中确实需要考虑联网成本,就如同企业需要考虑交易成本一样,但并不能否定联网是努力的方向。不过库存也并非没有必要,比如市场价格高企时,释放库存,获利更多,就如同储能在电价高时放电一样。但为什么市场价格高的原因我们可以再深究,无外乎供应端产能不够或市场流通渠道不畅,对应于电力系统就是发电功率不足或存在线路阻塞。在发电功率不足这方面,我们大可不必担心,世界各国的可用容量基本都大于最高用电负荷,如果可再生能源大发展后,可用容量会更大(这里不考虑电网输电限制)。在线路阻塞这方面,刚才已经分析过经济性,剩下的就是公众是否接受输电线路建设以及建设难度的问题了(大电网的调度难度是另一个问题)。对于一个用电地区,长期的线路阻塞的情况是不可能存在的,只可能在尖峰负荷时缺电,这里也是储能的一个应用领域,即偏重应用其功率特性,后文将会提到。
综上可知,在电力系统大规模的储能是不经济的,为了利用可再生能源,我们应该推广更大范围的电网互联,除非建设和运维电网的成本极高,比如在条件恶劣地区。
储能的未来当然这并不是说我们不要储能了,小编的意思只是不发展大规模储能。因为储能可以更好的应用在两个方面:
一是不规律移动的用能系统,最典型的是电动汽车。规律的移动用能系统,比如火车,我们是可以做电气化改造的,沿线敷设输电线路的成本还可以接受,并且施工难度不大。而要给电动汽车建设实时的充电网络成本太高了,除非无线定向充电技术十分发达(无线充电技术未来小编还要介绍,展望其前景和应用范围)。油箱本身就是个储能设备,储存汽油的能量,一个可以移动的电池当然可以替代一个移动的油箱,所以储能技术可应用于电动汽车领域。
二是需要快速储能或用能的领域,最典型的是电力系统调峰。目前有些用户安装了储能设施,并利用峰谷电价差盈利,这种模式在未来可能会被电力市场和互联网技术颠覆。当峰谷电价差别很大时,如果通过电力市场和互联网技术,这个电价信号可以传递到发电侧,发电机必然会选择在电价低的时候少发电、电价高的时候多发电,峰谷电价差会降低,储能的盈利性最终会消失。所以储能的容量特性在未来的电力市场中毫无前景,但功率特性对电力系统是有价值的。当发电机无法对电价信号做出快速的功率调整,或者电网出现阻塞时(发电机调节和电网阻塞是很有意思的物理议题,以后会论述),储能设备可以发挥自身充放电速度快的优势,帮助电力系统调节功率平衡,并在辅助服务市场中盈利。例如现在的抽水蓄能电站,就是用来快速调节功率平衡的。
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