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儲(chǔ)能——能源資本的“銀行”

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2019-11-11  來(lái)源:能源情報(bào)研究  瀏覽次數(shù):327
核心提示:人類從成為“智人”開(kāi)始,逐漸與動(dòng)物界區(qū)別開(kāi)來(lái),并成為萬(wàn)物之靈,其中最關(guān)鍵的因素是大腦的進(jìn)化。
      人類從成為“智人”開(kāi)始,逐漸與動(dòng)物界區(qū)別開(kāi)來(lái),并成為萬(wàn)物之靈,其中最關(guān)鍵的因素是大腦的進(jìn)化。與當(dāng)時(shí)很多大型動(dòng)物相比,智人的大腦只占身體總重約2%-3%,但在身體休息時(shí),大腦的能量消耗卻占了25%,而其他猿類同樣狀態(tài)的能量消耗大約只占8%。好比同樣一部“手機(jī)”,為何智人這么“耗電”,原因只有一個(gè),就是智人的大腦儲(chǔ)存了更多的信息,大腦儲(chǔ)存能力得到了大大的拓展。整個(gè)人類的進(jìn)化史,也是一部人類信息活動(dòng)的演進(jìn)史。信息的積累和傳播,是人類文明進(jìn)步的基礎(chǔ),文化和科技的飛速發(fā)展緣于信息儲(chǔ)存能力的提升。

      人類學(xué)會(huì)和發(fā)展出的花樣繁多的食物儲(chǔ)存能力,有效地增強(qiáng)了體質(zhì),延長(zhǎng)了壽命,拓展了活動(dòng)范圍。動(dòng)物馴化和養(yǎng)殖、糧食作物種植、肉食加工保存、制作奶酪、釀酒、干糧和罐頭等等,都是對(duì)食物不同的儲(chǔ)存方式。儲(chǔ)存食物的能力使人免于饑餓和便于遷徙,最終使人突破地域的限制,走向了地球的每一個(gè)角落。

在食物儲(chǔ)存方面,人類早期祖先基本上已經(jīng)用上了我們今天所知的全部技術(shù)。他們擁有泥質(zhì)灶,使用石板燒烤技術(shù),在北極圈內(nèi)冷凍食物,通過(guò)風(fēng)干來(lái)保存食物,并用牛油或獸脂來(lái)密封食物。除了冰箱、塑料容器、煤氣和電力等純現(xiàn)代發(fā)明的用具外,舊石器時(shí)代的廚師對(duì)現(xiàn)代的廚房和烹飪技術(shù)并不會(huì)感到陌生。罐頭的發(fā)明,使人們不再為遠(yuǎn)足時(shí)的食物匱乏而擔(dān)憂,為輪船的跨洋航行和戰(zhàn)爭(zhēng)的長(zhǎng)途征伐提供了后勤保障,深刻地改變了近代歷史。

從鉆木取火開(kāi)始,人類開(kāi)始使用柴薪這樣的初級(jí)能源,這一最易獲得的生物質(zhì)能,支撐了人類數(shù)千年的發(fā)展。與此同時(shí),人類學(xué)會(huì)了使用風(fēng)力和水力,并馴化了動(dòng)物以獲得畜力,這些機(jī)械能成為人的自身力量的延伸,使人類改造自然的力量大大增強(qiáng)。化石能源的大規(guī)模使用,在能源發(fā)展史上具有顯著的意義,它的集中儲(chǔ)存和運(yùn)輸,大大減少了搜集柴薪所耗費(fèi)的人力成本,提升了能源獲取的便捷程度。從柴薪到煤炭再到石油,人類使用的主導(dǎo)性化石能源的能量密度不斷增加,進(jìn)而成為技術(shù)快速進(jìn)步的最大驅(qū)動(dòng)力。

石油、煤炭同新能源的較量愈演愈烈,公眾習(xí)慣了從生產(chǎn)成本、資源量上來(lái)比較不同能源的競(jìng)爭(zhēng)力。然而決定化石能源和新能源勝負(fù)的更深層次的因素,是儲(chǔ)能方式的較量。1 能源發(fā)展,就是能量?jī)?chǔ)存不斷改進(jìn)的過(guò)程,遵循著從低密度到高密度、從分散到集中的趨勢(shì)。儲(chǔ)能技術(shù)將把分布生產(chǎn)的能源大規(guī)模聚集儲(chǔ)存,這樣一來(lái),即使能源生產(chǎn)方式是多元甚至離散的,但能源的使用依然是集中式和高密度的。

儲(chǔ)能是通過(guò)介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲(chǔ)起來(lái),在需要時(shí)再釋放的過(guò)程。儲(chǔ)能主要是指電能的儲(chǔ)存,同時(shí)也是石油油藏中的一個(gè)名詞,代表儲(chǔ)層儲(chǔ)存油氣的能力。儲(chǔ)能技術(shù)在各種能量形態(tài)中都具有極為重要的作用,也都有不斷進(jìn)化的空間。機(jī)械能以動(dòng)能或勢(shì)能的形式儲(chǔ)存,動(dòng)能通??梢詢?chǔ)存于旋轉(zhuǎn)的飛輪中,廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和動(dòng)力裝置中;以勢(shì)能方式儲(chǔ)存則是最古老的能量?jī)?chǔ)存形式之一,小到彈簧、扭力和重力裝置,大到壓縮空氣儲(chǔ)能和抽水蓄能。由于峰谷用電的不均衡,電能的儲(chǔ)存有很大的實(shí)用意義。

      除了通過(guò)抽水蓄能的方式以機(jī)械能的形式儲(chǔ)存外,電能還能以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存于蓄電池中。為了減少現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)汽車對(duì)環(huán)境的污染,無(wú)污染的電動(dòng)汽車日益受到人們的青睞,而廉價(jià)、高效、能大規(guī)模儲(chǔ)存電能的蓄電池正是電動(dòng)汽車的核心。熱能是最普遍的能量形式,熱能儲(chǔ)存就是把一個(gè)時(shí)期內(nèi)暫時(shí)不需要的多余熱量通過(guò)某種方式收集并儲(chǔ)存起來(lái),等到需要時(shí)再提取使用,具體有顯熱儲(chǔ)存、潛能儲(chǔ)存和化學(xué)儲(chǔ)存三大類。

人類對(duì)各種能量形態(tài)的儲(chǔ)存方式有多種多樣,技術(shù)上分為四類:物理儲(chǔ)能(抽水蓄能,壓縮空氣,飛輪儲(chǔ)能)、化學(xué)儲(chǔ)能(鋰離子電池,鉛酸電池,液流電池,鈉硫電池)、電磁儲(chǔ)能(超導(dǎo)儲(chǔ)能,超級(jí)電容儲(chǔ)能)和相變儲(chǔ)能(利用水等相變材料將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽淖罘奖闶褂玫慕嵌葋?lái)看,電池和氫能儲(chǔ)存最有發(fā)展前景。

2018年9月26日,英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》報(bào)道,世界銀行計(jì)劃推動(dòng)一項(xiàng)總額50億美元的投資項(xiàng)目支持發(fā)展中國(guó)家進(jìn)行“電池革命”2。世界銀行將從自身資本中拿出10億美元,并從公共部門和私營(yíng)部門投資者那里募集40億美元,支持電池新技術(shù)和新應(yīng)用,改善產(chǎn)業(yè)融資環(huán)境。在發(fā)展中國(guó)家,電池發(fā)電成本更高,每千瓦時(shí)成本為400-700美元,發(fā)達(dá)國(guó)家則為300美元。世界銀行行長(zhǎng)金墉表示,世行打算“向電池行業(yè)發(fā)出一個(gè)強(qiáng)烈信號(hào),即在發(fā)展中國(guó)家的能源儲(chǔ)備方面存在著巨大的商機(jī)”,“世界上每個(gè)人每天應(yīng)當(dāng)至少有20個(gè)小時(shí)的電可用,而不是只在有太陽(yáng)的時(shí)候才能用電”。世行推動(dòng)的這一項(xiàng)目,將鼓勵(lì)企業(yè)研發(fā)新的、更符合發(fā)展中國(guó)家需求的大型電池,包括壽命更長(zhǎng)、更具耐用性、在炎熱天氣等極端情況下仍能使用的電池。

儲(chǔ)能本身不是新興的技術(shù),但從產(chǎn)業(yè)角度來(lái)說(shuō)卻剛剛出現(xiàn),正處在起步階段。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,儲(chǔ)能技術(shù)作為新能源產(chǎn)業(yè)革命的核心,會(huì)越來(lái)越成為具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ男滦彤a(chǎn)業(yè),同時(shí)也會(huì)帶來(lái)激烈的技術(shù)創(chuàng)新方面的競(jìng)爭(zhēng)。只有競(jìng)爭(zhēng),才有進(jìn)步。世界各國(guó)對(duì)于儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,從立法和各種優(yōu)惠政策方面,都體現(xiàn)出了足夠的重視。美國(guó)制定了《智能電網(wǎng)資助計(jì)劃》、《經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇刺激計(jì)劃》和專門的《儲(chǔ)能法案》;日本制定了《革新的能源及環(huán)境戰(zhàn)略》和《電力事業(yè)主體進(jìn)行可再生能源電力調(diào)節(jié)的特別措施法》;歐盟制定了《歐洲能源技術(shù)戰(zhàn)略規(guī)劃》。除了立法,美國(guó)、日本和歐盟還通過(guò)稅收優(yōu)惠和財(cái)政補(bǔ)貼來(lái)推動(dòng)示范項(xiàng)目,鼓勵(lì)研發(fā)和技術(shù)改進(jìn),降低生產(chǎn)成本,促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。中國(guó)發(fā)布了有關(guān)新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)建設(shè)的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》(2016版),其中將儲(chǔ)能這種極具商業(yè)價(jià)值的產(chǎn)業(yè),提到了國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的高度。

倫敦大學(xué)國(guó)王學(xué)院政策研究所主席尼克•巴特勒說(shuō):“在改變能源業(yè)的技術(shù)進(jìn)步中,可能沒(méi)有哪一項(xiàng)比能源儲(chǔ)存更重要的事情了。在應(yīng)用規(guī)模足夠大的情況下,這項(xiàng)技術(shù)能夠?yàn)槟切┟銖?qiáng)維生的人提供光和熱,并從根本上改變世界能源結(jié)構(gòu)。”3回顧人類文明的整個(gè)發(fā)展過(guò)程,從某種意義上講,人類文明進(jìn)步與人類的儲(chǔ)存技術(shù)是同步的。在IT時(shí)代,儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展具有必然性。儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新的突破,意味著儲(chǔ)存技術(shù)與能源資本的轉(zhuǎn)化和利用效率之間的乘數(shù)效應(yīng)將會(huì)更加明顯地體現(xiàn)出來(lái),這是人類的美好前景。對(duì)于人類社會(huì)的未來(lái),儲(chǔ)能猶如能源資本的“銀行”,人類無(wú)需再為能源資本的富余或短缺而憂心忡忡了,只要需要,就隨時(shí)到“銀行”支取,能源互聯(lián)網(wǎng)就是這個(gè)“銀行”的儲(chǔ)存系統(tǒng)。這個(gè)能源資本的“銀行”所帶來(lái)的價(jià)值,會(huì)使人類的生活更加輕松、愜意和快樂(lè)。

 

 
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