1.1.2 儲(chǔ)能的演變

1.1.2.1 清潔化轉(zhuǎn)型趨勢(shì)

能源是人類(lèi)賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是社會(huì)發(fā)展和文明進(jìn)步的先決條件，能源領(lǐng)域的技術(shù)革新和體制變革貫穿人類(lèi)社會(huì)的整個(gè)發(fā)展進(jìn)程。然而，社會(huì)生產(chǎn)力的飛速發(fā)展導(dǎo)致能源需求的急劇上升，傳統(tǒng)化石能源面臨過(guò)度開(kāi)發(fā)與瀕臨枯竭的嚴(yán)重問(wèn)題，由此引發(fā)的環(huán)境污染也日益嚴(yán)峻，傳統(tǒng)的能源利用體系亟待轉(zhuǎn)型與升級(jí)。當(dāng)前，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家都高度重視能源轉(zhuǎn)型，從以化石能源為主向以清潔能源為主轉(zhuǎn)變。

我國(guó)是世界上第一大能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，但在能源供給和利用方式上仍存在著一系列突出問(wèn)題，如能源結(jié)構(gòu)不合理、能源利用效率不高、可再生能源開(kāi)發(fā)利用比例低、能源安全利用水平有待進(jìn)一步提高、污染物排放居高不下等，能源環(huán)境問(wèn)題成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的一大難題。因此，能源清潔化轉(zhuǎn)型也將是我國(guó)未來(lái)重要的發(fā)展戰(zhàn)略。

預(yù)計(jì)未來(lái)，清潔能源將取代化石能源成為主要的一次能源，2050年清潔能源裝機(jī)占比將由目前的39%增至84%，發(fā)電量占比將由目前的35%增至80%。其中，風(fēng)能、太陽(yáng)能等不可調(diào)節(jié)電源的裝機(jī)占比將達(dá)到68%，發(fā)電量占比將達(dá)到55%，占據(jù)主導(dǎo)。風(fēng)能、太陽(yáng)能等電源的出力特性由自然資源條件決定，呈現(xiàn)明顯的隨機(jī)性和波動(dòng)性，與具有儲(chǔ)能能力的傳統(tǒng)電源相比，難以為系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)能力。

1.1.2.2 儲(chǔ)能形式的演變

在傳統(tǒng)能源開(kāi)發(fā)利用體系中，除核能以外，常用的能量形式包括機(jī)械能、化學(xué)能、熱能和電能等，這些能量形式的存儲(chǔ)難度各不相同。以存儲(chǔ)1億kWh能量為例，采用機(jī)械能形式存儲(chǔ)，需要約4億m3水（100m落差）或2000萬(wàn)m3壓縮空氣（30～50MPa壓強(qiáng)）；采用電化學(xué)電池形式存儲(chǔ)，需要50萬(wàn)t鋰電池（200Wh/kg）；采用化學(xué)能形式存儲(chǔ)，則只需要2500t氫或7200t天然氣。煤炭、石油、天然氣等碳?xì)浠衔锛婢吣芰棵芏雀吆陀袑?shí)體、易保存的優(yōu)點(diǎn)，是被自然選擇的當(dāng)前最佳儲(chǔ)能載體。

隨著能源清潔化轉(zhuǎn)型的不斷深入，風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源將逐漸成為未來(lái)人類(lèi)社會(huì)的主要一次能源，并轉(zhuǎn)化為電能的形式為人們所利用。風(fēng)能和太陽(yáng)能存在隨機(jī)性和間歇性并且無(wú)法直接存儲(chǔ)，隨著其在能源供給中的比例不斷提高，造成整個(gè)能源系統(tǒng)中儲(chǔ)能總量不斷減少，具體表現(xiàn)形式就是靈活性降低，調(diào)節(jié)能力不足。因此，需要在能源系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié)新增儲(chǔ)能能力，儲(chǔ)能的配置將從一次能源（化石能源）逐漸向二次能源（電能）甚至三次能源（氫能、熱能等）轉(zhuǎn)移。