本博客是我们系列访谈的一部分，主题为 “2014年新兴技术”。
我们所说的“电网级电力储存”是什么意思？
我们谈论的是一系列电力储存技术方案。考虑到电力的重要性，在21世纪的今天，我们仍未能有效储存电力，这实在令人费解。电网的运作方式是，发电机在任何时刻输入的电力必须与正在消耗的电量完全相等。供给必须始终与需求保持一致。
显然，随着风能、太阳能及其他可再生能源等间歇性电源的供应不断增加，这一点已无法实现。与此同时，核能主要承担的是大量基荷供电，而非跟随需求高峰进行调节。挑战在于，如何在发电机可调度电力日益减少的情况下运行电网。因此，储能堪称人人追寻的“聚宝盆”。
您将其描述为一系列技术，这包括哪些内容？
储存能源的方式有若干种：可以进行化学储能，可以储存动能，也可以储存势能。目前唯一的大规模储能技术是抽水蓄能。在威尔士，有一座大型设施，在供过于求时将水抽至高处，再通过大型涡轮机使水回流至低处，以应对突发的用电高峰。该设施可在16秒内额外输出约两吉瓦的电力，因此能够非常迅速地提升出力。但显然，一旦上方水库排空，便无法继续供电，而且这类设施建造成本高昂，因为它们需要特定的山地地形并消耗大量水资源。如果您的大部分能源依赖可再生能源，那么储存多余能源就会成为一项更为紧迫的挑战。
能否通过可充电、可日后使用的大型电池来解决这一问题？
电池是人们普遍青睐的方案之一，因为显然，电池一直是小规模储存电力的常规方式。然而，电池的问题在于体积。要储存足够的电力以输出兆瓦甚至吉瓦时的供电量，就需要巨大的电池。其中一种方案是所谓的液流电池，即能量储存在液体的化学成分之中，液体可存放于大型储罐中，仅在需要时才通过电池循环。您无需拥有庞大的电池来储存电力，只需能够储存流经电池的液体即可。
另一种方案是压缩空气。这是储存势能，释放时在涡轮机内转化为动能。美国康菲石油公司（ConocoPhillips）正在试验一座工厂，将空气压入地下盐穴之中，这也是许多国家大规模储存天然气的方式。空气被加压至100巴，释放时流经涡轮机并驱动其旋转以发电。
飞轮是第三种方案。当供应过剩时，飞轮通过电力加速旋转，其旋转过程进而发电。飞轮在长时间内逐渐减速，这实际上是将能量以动能形式储存。另一种方案是所谓的通过可逆热泵进行的等熵热储存。英国剑桥有一家名为Isentropic的小型公司，其两座建筑内堆满了砾石，一座建筑中的砾石温度极高，另一座中的砾石则极冷。利用两者之间的温差即可发电。
您可以利用多余电力电解水，将水分解为氢气和氧气，再利用氢气生成甲烷，并将甲烷输入燃气管网。显然，储存天然气已是一项广泛应用的成熟技术。天然气可储存数日至数周，之后既可燃烧发电，也可输入现有的燃气管网。因此，这将是一种化学储能方式。
这些技术面临哪些障碍？
最大的挑战是成本，而成本又与规模化直接相关。如果成本过高，便无法实现规模化。成本问题的另一个组成部分是往返效率。如果在储能过程中损失了60%的能量，那将是极大的能源浪费。
各种相互竞争的技术是否都处于大致相同的发展阶段？
我看不出有明显的领先者。部分技术处于试验阶段，其他技术则仍是原型。有些技术，例如液流电池，仍处于实验室阶段。当然，唯一运行了数十年的技术是抽水蓄能。在德国，这是一个紧迫的问题，因为该国计划在未来十年左右依赖大量间歇性可再生电力运行，而甲烷化技术是其中的领先方案之一。该工艺利用多余电力生成氢气，再进一步生成甲烷，甲烷随后或被储存，或被输入燃气管网。我认为不会有某项技术突然大幅领先，但我们预计到年底将出现一个领先方案。
这是否仅仅关乎提升可再生能源的效率问题？
这关乎整体上从化石燃料转向其他能源的转变。化石燃料代表可调度电力，从某种意义上说极为便利。您可以大量储备煤炭或天然气，并在需要发电时精确地燃烧使用。我们现在讨论的是间歇性可再生能源，它们只在天气条件适宜时才能发电，或是全天候运行的核电。核电无法通过快速提升出力来满足高峰需求，也无法在需求低谷时迅速停机。因此，如果能够借助核能削峰填谷，您就需要储能技术，以便在时间上调整电网可用的电量。
我们在何时可能看到这些技术缓解能源供应问题？
到本十年下半叶，这些技术必须以越来越大的规模投入运行，才能使能源从化石燃料转型的进程得以推进。德国正在关闭核电站，并寻求增加可再生能源的运行比例，但它为维持电网稳定，正燃烧更多煤炭。如果那些试图从化石燃料转向可再生能源的国家不想失败，那么随着可再生能源渗透率的提高，这些技术就必须大规模投入运行。
作者：Mark Lynas，牛津大学地理与环境学院访问研究员，曾任马尔代夫总统气候变化顾问，并经常就气候科学与政策发表演讲。报道：Shane Richmond。
图片：艺术装置“CLOUD”由5000个新旧灯泡组成，2014年3月5日摄于新加坡。 REUTERS/Edgar Su
