風(fēng)電,、太陽(yáng)能發(fā)電自身固有的間歇性問(wèn)題是新能源發(fā)展的阿喀琉斯之踵,。隨著新能源發(fā)電規(guī)模的繼續(xù)擴(kuò)大,，這個(gè)問(wèn)題顯得更為迫切。將富余的能量?jī)?chǔ)存起來(lái),，用能高峰期再釋放出來(lái)，是解決新能源間歇性的重點(diǎn),。

談到儲(chǔ)能人們很容易想到電池,，但現(xiàn)有的電池技術(shù)很難滿足電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能的要求。抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能等傳統(tǒng)的儲(chǔ)能方式也在經(jīng)歷不斷改進(jìn)和創(chuàng)新,。

儲(chǔ)能市場(chǎng)潛力巨大,，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司PikeResearch的預(yù)測(cè)，從2011年到2021年的10年間,，將有1220億美元投入到全球儲(chǔ)能項(xiàng)目中來(lái),。

抽水蓄能發(fā)電的創(chuàng)新

抽水蓄能在儲(chǔ)能方式中長(zhǎng)期處于霸主地位。根據(jù)美國(guó)電力研究委員會(huì)（EPRI）公布的數(shù)據(jù),，抽水蓄能在全球儲(chǔ)能市場(chǎng)中容量最大,，占總裝機(jī)容量的99%以上。雖貴為霸主,，但抽水蓄能模式也有自身的不足,，易受地形影響，推廣受到限制,。所以,，很多公司在研發(fā)新型的抽水蓄能模式。

綠色電源島

丹麥一家名為GottliebPaludan的建筑設(shè)計(jì)所聯(lián)合丹麥技術(shù)大學(xué)推出了一個(gè)大膽的設(shè)計(jì),，該設(shè)計(jì)被命名為“綠色電源島”（如圖1）,。這種儲(chǔ)能系統(tǒng)包括一個(gè)海上人工島,，并在島上修建一座深井蓄水池。人工島周圍要配備海上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),。當(dāng)海風(fēng)凌厲時(shí),，風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)水泵將海水從水庫(kù)中泵到海中。用能高峰時(shí),，海水回灌到蓄水池內(nèi),，海水回流形成的重力差可以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。但是,，這樣宏大的計(jì)劃仍停留在概念階段,。

重力發(fā)電公司的儲(chǔ)能系統(tǒng)示意圖

同樣以抽水蓄能為藍(lán)本，美國(guó)加州的重力發(fā)電公司（GravityPower）設(shè)計(jì)出了另一種儲(chǔ)能系統(tǒng),。該系統(tǒng)包括一大一小,，兩個(gè)底部相連的充水豎井（如圖2）。平時(shí),，水從小豎井泵到大豎井里,，此時(shí)大豎井中的活塞向上運(yùn)動(dòng)。用電高峰時(shí),，可使活塞退回大井,，迫使水流外溢，推動(dòng)汽輪機(jī)做功發(fā)電,。重力發(fā)電公司首席執(zhí)行官托馬斯·梅森表示,，此系統(tǒng)適合安裝在高耗能地區(qū)，并希望這項(xiàng)技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到推廣,。該公司的創(chuàng)始人和首席技術(shù)官吉姆·費(fèi)斯克曾表示,，該技術(shù)能在2013年建成商業(yè)電網(wǎng)規(guī)模的儲(chǔ)能設(shè)施。

一家總部設(shè)在美國(guó)加利福尼亞州圣摩尼卡的公司也在研發(fā)如何利用重力差原理儲(chǔ)能,。這家名為AdvancedRailEnergyStorage的公司將改裝后的軌道車和特制軌道作為它們研發(fā)儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件,。當(dāng)電力需求量少時(shí)，可以利用富余的電將軌道車推動(dòng)到山頂,；當(dāng)用電負(fù)荷增加時(shí),，軌道車順勢(shì)倒退，將重力差轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)力,，推動(dòng)發(fā)電機(jī)組,。如抽水蓄能電站，這種存儲(chǔ)系統(tǒng)需要借助地勢(shì),。

該公司表示,，在地勢(shì)落差相同的條件下，這種存儲(chǔ)系統(tǒng)要比抽水蓄能系統(tǒng)更為高效,。公司正在加州修建原型機(jī)組,，預(yù)計(jì)在2013年能投入運(yùn)行,。

壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的改進(jìn)

雖然僅占到市場(chǎng)份額的0.5%，壓縮空氣儲(chǔ)能在國(guó)際儲(chǔ)能市場(chǎng)中仍位列第二,。

壓縮空氣儲(chǔ)能的原理是將燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)和透平分開,，在儲(chǔ)能時(shí)，用電能將空氣壓縮并存于儲(chǔ)氣室中,；在釋能時(shí),，高壓空氣從儲(chǔ)氣室釋放，進(jìn)入燃燒室膨脹做功發(fā)電,。

當(dāng)前,，這種技術(shù)比較成熟，已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,。德國(guó)的一座壓縮空氣儲(chǔ)能電站的規(guī)模已達(dá)到29萬(wàn)千瓦,。

壓縮空氣蓄能的一大缺陷在于效率較低。據(jù)悉,，德國(guó)的壓縮空氣儲(chǔ)能工廠,，效率只有42%,。儲(chǔ)能效率低的原因在于空氣受到壓縮時(shí)溫度會(huì)升高,，空氣釋放膨脹的過(guò)程中溫度會(huì)降低。現(xiàn)有的壓縮空氣蓄能系統(tǒng)在壓縮空氣過(guò)程中一部分能量以熱能的形式散失,，在膨脹之前就必須要重新加熱,。通常以天然氣作為加熱空氣的熱源。這就導(dǎo)致蓄能效率降低,，溫室氣體排放量增加,。

還有幾家公司同樣以壓縮空氣蓄能為原型，開發(fā)更高效的儲(chǔ)能系統(tǒng),。SustainX就是其中之一,。這家借助達(dá)特茅斯大學(xué)工程學(xué)院的科研實(shí)力而成立的公司，得到了美國(guó)能源部和通用電氣公司的支持,。該公司已研發(fā)出“恒溫壓縮空氣蓄能機(jī)組”,。通過(guò)注入水蒸氣來(lái)去除壓縮空氣中的熱量。水蒸汽在吸收了壓縮空氣中的熱量后被儲(chǔ)存起來(lái),，等空氣膨脹過(guò)程中的再次加熱,。

SustainX摒棄了傳統(tǒng)的地下鹽洞儲(chǔ)氣的做法，采用標(biāo)準(zhǔn)鋼管儲(chǔ)存壓縮空氣,，這種做法更容易推廣,。據(jù)悉，SustainX公司已建有一套發(fā)電功率為40千瓦的試驗(yàn)機(jī)組,，并正與一家公用事業(yè)公司合作建造一套發(fā)電功率為1000-2000千瓦的機(jī)組,。

總部設(shè)在馬薩諸塞州的GeneralCompression公司同樣獲得了美國(guó)能源部的支持,，開發(fā)出一套恒溫壓縮空氣蓄能機(jī)組，主要應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng),。在能源巨頭康菲的資助下,，該公司正在德克薩斯州修建發(fā)電功率為2000千瓦的試驗(yàn)機(jī)組。