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若要与化石能源竞争,太阳能和风能就需要保持全天24小时的供应。电池和其他能源储存技术的突破,可能从根本上改变全球的能源格局。
在20世纪60年代的经典电影《毕业生》中,对于年轻的达斯汀˙霍夫曼的未来,一位男子吼出这样一个建议:“我只想跟你说一个词,就一个词。塑料业。”对现在的可再生能源领域而言,其未来也可以总结为一个词:储存。
可再生能源正在迅速发展。即使是我在石油和天然气行业的朋友也承认,未来的能源结构会与现在大不相同,可再生能源将占据大得多的份额。真正的问题是,这个未来距离现在究竟有多近(或多远)。
从现有的技术来推断,化石能源产业还将繁荣相当长的时间。在2015年《世界能源展望》中,埃克森石油公司预计,太阳能产业的规模将增长20倍,风能将增长5倍——不过到2040年,所有可再生能源在全球能源供应的占比依旧不到10%。在预测2035年的能源前景时,英国石油公司也给出了类似的结论。
原因在于,人们希望按下开关就看到灯亮起来。而可再生能源(除了辉煌时代已过的水电)却无法实现这一点,它们总是需要另一种备用能源,即化石能源或核能。以德国为例,经济技术部长菲利普˙勒斯勒尔表示,尽管他们大力投资了可再生能源,但“对常规发电站的需求在未来几乎不会减少”。“当无风或是多云的时候,常规发电站需要顶替上来,以满足绝大部分能耗,保证能源供应的稳定……在目前来看,只有灵活的常规发电站能做到这一点。”
可再生能源想要发展到非常大的规模,按照咨询专家的话来说,需要做一件能“改变全局的事”。如果能够以经济可行的成本储存太阳能和风能,并按需供应,就能从根本上改变全球的能源格局。
这一理念既不新颖,也不是异想天开。利用抽水蓄能系统来进行水力发电已有几十年历史,现在的手机电池也是一种储能的方式。这项技术只是还没有应用到风能或太阳能上。这个局面终将发生改变。著名能源咨询公司IHS预计,能源储存量将会从2013年的3亿多瓦发展到2017年的60亿瓦,再到2022年的400亿瓦。麦肯锡公司在2013年估计,到2025年时,全球能源储存带来的经济影响至少会达到每年900亿美元,如果它能迅速应用于汽车的话,其经济影响可能更大(最高达到6350亿美元)。相对于全球能源市场的6万亿来说,这只是沧海一粟,但它在不断壮大。
实际上,就如我们过去十年中在页岩气和太阳能领域看到的一样,数十年的努力加上数十项创新成果,让技术突破了临界点,其使用率随之飞速提高。我认为储能技术也是一样。我们已经见证过许多先例。
尤其要提到的是,目前已经有大量试验正在进行,从支持153兆瓦风电场的系统,到控制曼哈顿市中心一座摩天大楼温度和照明的系统,再到为阿拉斯加独立设施提供后备支持的系统。不是所有这些系统都能发挥作用,或是效果很好,或是足够便宜到大规模应用。不过任何创新都是这样,重要的是人们开始尝试把各种想法付诸现实。其中总有一部分能够成功。
同样值得指出的是,现有的储存技术也变得更便宜了。2007年,大容量锂离子电池的储存价格约为每千瓦时900美元,现在已经降到了380美元,到2020年可能会降至200美元。还有其他类型的电池可能会超越,或者至少完善锂电池,例如液态金属电池、锂空气电池、锂硫电池、钠离子电池、纳米超级电容器,以及能源缓存技术。
最后,关于可再生能源改善存储技术这一点,公共事业公司并不反对,实际上,他们正在进行相关投资。这很重要,因为我们需要电网,而能源储存实际上可以强化电网的能力。目前,公共事业公司为了满足偶尔的用电高峰,必须设计出额外负荷,而美国人通常使用的电量还不到电网全部承载力的30%。如果这些公司能在用户需求低的时候把能源存储起来,到高峰期再释放这些能源,就能节省大量资金,同时还能消除频率波动,提供电压支持。再次引用咨询专家常说的话,这叫双赢。
我不是一个盲目乐观的人。我知道想要让能源储存成为主流,还有大量障碍需要克服。正如落基山研究所冷静的环保学家最近所言,目前没有哪种能源储存方式“创造的收益能接近所需的成本”。麦肯锡全球研究所也指出,许多重要问题有待解决。
不过整体情况就是这样。全球有许多聪明人在研究能源储存。越来越多的人开始为他们研究提供资金支持。成本正在降低。科技正在飞速发展。人们对这项技术有很大需求。用一个词来概括所有这些趋势指向的结果,那就是:进步。(财富中文网)
斯科特˙尼奎斯特是麦肯锡石油和天然气业务、以及可持续发展与资源生产力网络的全球领导人。
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