新能源發展的瓶頸：儲能_風聞

非化石的各種發電無污染，但都受自然現象影響很大，如日夜、風力、枯水季等

光電有日夜問題，風電有天氣問題，水電有枯水季問題，波浪受海情的影響很大，潮汐的落差太小，新能源發展如火如荼，但問題還是不小，最大的問題是間隙性。全國互聯的大功率智能電網能解決一部分問題，但不能本質解決，而中國峯值用電問題在增加。

據説美國的用電是30%工業、70%民用（居民和商用），中國正好倒過來，30%民用、70%工業。這當然反應了中國是世界製造業絕對第一大國的現實，但這個比例會逐漸美國化，如果不至於達到正好顛倒的地步。南方供暖、北方空調都是用電才能解決的問題，其他方案都有各式各樣的效率問題。包括照明、空調的商業用電的通宵化也會增加。另一個潛在用電大户是城市農業。

城市菜園可解決佔用耕地和新鮮果蔬問題，但需要電力

屋頂菜園、地下菜園、室內垂直菜園等各式新式菜園可能成為未來城市食品的重要來源。屋頂菜園還好，用電主要是灌溉，地下菜園就要加上人工照明瞭，室內垂直菜園還需要加上温控和栽培架的定期轉動和換位。這些都需要用電，而且不能有間隙性，或者是反週期的。

用化石燃料作為峯值電力來源是最近便的解決方法，但碳排是無法迴避的問題。核電不僅有乏燃料的處理問題，還不宜迅速增減負荷，不適合用作調峯電力。抽水儲能需要在山頂建水庫，安全隱患難以迴避，尤其是在最需要調峯電站的人眼密集地區。鉛酸蓄電池效率低，固體污染大，作為大規模的調峯電站不可行。鋰電池的大功率集中使用的安全性是個大問題，也有固體污染處理問題。還是需要專業、高效、安全、容易遍地鋪開的新技術調峯電力技術。

用過剩電力制氫，把氫（氣態或者液態）存儲起來作為儲能，在需要的時候用氫燃料電池或者直接燃燒發電，這是另一個思路。不過電力制氫的成本還是很高，效率也偏低，儲氫又是一個不好解決的問題，就地使用還好説，長途運輸的安全是個大問題。制氫也需要水源，這是另一個制約。用海水制氫倒是不怕缺水，但電解後產生的鹽酸和燒鹼不好處理，工業用量沒有那麼大，直接排放絕對不可行，日積月累更是危害大大。

大型礦坑本來就好比深挖地下的人工湖，用於抽水儲能的下儲水池正好

廢棄的地下坑道適當加固、防漏後，也可以作為地下儲水池

抽水儲能在技術上簡單、成熟，但地理和安全是個問題。然而，如果有條件，而且地理條件容許，地下坑道、採石坑、露天煤礦礦坑等可以利用起來，天然巖洞、溶洞也可以考慮。可能需要精細的地質考察，也需要對洞比進行適當的加固和密封。但一旦建成，這樣的地下抽水儲能可以用現成可靠的技術，在新能源發電高峯時把水抽上來，灌到地面的上儲水池。在需要調峯或者低谷補電的時候，把水放回地下，在此過程中發電。

抽水儲能就是用上下水池來回抽水儲能、放水發電

光熱電站可以把過剩的高温熔鹽在地下儲存起來，夜間再抽上來用於發電

光熱發電可以用熔鹽。這也可以在發電高峯把高温熔鹽灌到地下巖洞保温，需要調峯和低谷補電的時候抽上來發電。這不僅需要有合適的地下巖洞，還需要對洞壁保温、防漏，要求比地下抽水儲能更高，但直接與光熱電戰整合到一起，日夜發電。

此外，就需要一點歪門邪道了。

借用纜車的思路，可以用纜車裝載重物，在儲能的時候搬到山上，在發電的時候裝進纜車用重力拉動發電。但作為儲能和發電，可能更加陡峭效率才比較高

在坡地的軌道上來回拉動和釋放重車是另一個辦法

山頂觀光纜車是一個思路，只是反過來。在儲能的時候，把重物通過纜車拉到山頂的堆放場；在發電的時候，重物依次放進纜車，靠重力下拽，驅動發電機發電。這只要在一般的山區都有條件實現，當然，這和載人纜車不一樣，沒有舒適和觀光的問題，越陡峭，儲能和發電效率越高。在光電發達的西部，也正好有很多高山。荒涼的高山上建這樣的纜車電站對生態和景觀的影響很小，但可以就地解決儲能問題。

即使在相對平坦的東南沿海，也有足夠的丘陵可以建造這樣的纜車電站。用攔阻溝、攔阻壩等，安全問題比高山水庫要容易解決得多。

同樣的纜車電站可以在深水實現，既可以用重物，但需要克服浮力對效率的降低；也可以用浮體。比如説，在儲能期向空心球內充輕質油，用電力拉到水底；在發電期上浮，拉動發電。或者更加高效一點，在儲能期有重力自然下沉，在水下充填輕質油，節約電力。上浮發電是一樣的。這可用於近海或者深水湖。還可以利用深水與淺水的水温差別進一步增加浮力效應。

但更加直接的是用豎井，英國已經開始試驗了。

豎井電站用重錘和電動絞車-發電機

已經建造了15米高、25噸、250千瓦的試驗電站

典型構型是深井-重錘系統，井口的電動絞車是可逆電機，把重錘拉上來的時候用電、儲能（以位能形式）；釋放重錘的時候，重錘拉動電機發電，可以按需要指定幾個發電、幾個空轉，改變能量釋放速度和發電量，在瞬時的峯值發電和耐久的低谷補電之間調整。

按照最簡單化的計算，按照加拿大獨立住户典型年耗電量8000千瓦-小時的耗電量作為上限參照，忽略季節性差異，每天以12小時無日照低谷計算，其中4小時為高峯用電，用電量3倍於低谷，折算為高峯耗電約2千瓦，低谷耗電約0.7千瓦，並假定日間用電與夜間低谷相當。假定重錘重量500噸，井深800米，儲能釋放無損耗，峯值發電200千瓦，可覆蓋100個住户，按照峯值能發電5.4小時，按照1：3的分段發電，可延長到9.8小時，大體可覆蓋低谷期間。

不過800米的深井不是俯拾皆是的，100個住户的覆蓋面也不算大。實際上算入系統損耗的話，還要打不小的折扣。要是能減少井深，比如150米，就容易實現多了。甚至不用打深井，高樓的中心筒都可以用，就地解決儲能和低谷補電的問題。

問題是同時需要大大增加重錘重量。就100個住户來説，需要增加到2650噸，才能恢復到同樣的發電時間，而150米的高樓還遠不止100個住户，即使中國高樓實際住户的耗電不如作為參照的加拿大獨立屋，實際上需要增加的重錘重量更大。但這樣的重錘不容易處理，擱在高樓頂上更是不妥。

但地下豎井的安全問題比較容易解決，要提高放電時間，可能需要豎井能在一次放電週期裏反覆使用，纜車概念又可以用了。比如説，每次降落到低點的時候，把鐵質重錘（比如説是吊籃裏的鐵質重球）推出去，導向停放場，空的纜車吊上去，推進下一個鐵質重球再次下垂釋放儲能，這樣週而復始，可以大大延長放電時間。100個25噸的鐵球比一個2500噸的重錘要容易處理得多。

放電的間隙性問題可以由電網解決，地區內多個豎井儲能電站像四缸、八缸發動機一樣，熨平波峯波谷，也可以由超級電容削峯填谷。在井口和井底則需要保齡球道一樣的堆放場，把鐵質重球推出去、收回來。

不用鐵球，用水也可以，在井口和井底各需要一個水池，如果井底水池的水用泵打上井口，還降低電動絞車提升的出力和磨損，儘管在儲能階段的耗能並不減少。水的重度是1，鐵是7.9，同樣重量的“水錘”的的體積需要大很多，但實際限制不可能體積太大，好在可以“勤以補拙”，多次反覆使用，可以補上總的發電量。另一方面，水池不需要多大，實際上重量就很可觀。比如説，50x21x1.8米的標準游泳池可以容納1890噸水。適當加大，可以大量增加蓄水量，但這樣尺寸的水池在技術上沒有難度。這還可以用於無日照或者無風季節用外網的波動峯值電力維持本地電力消耗的情況，一有可用的剩餘電力就把水從井底打到井口，維持豎井電站的長時間連續運作。

據英國計算，這樣的儲能電站的電力成本是鋰電池的一半，壽命可達50年，定期更新設備後實際上沒有壽命限制，即使報廢，後處理也要簡單得多。只要地質條件合適，豎井電站遍地開花也問題不大，而且沒有污染。

吊車對貨物的升降談不上儲能，但是節能的好方法

用低峯電力製冰、高峯融冰釋冷是另一種調峯的方法

不過壓縮空氣儲能的效率太低

還有一些非專業的儲能和能量回收技術，也值得考慮。比如碼頭和鐵路貨場的吊車吊起的時候當然用電力，放下的時候可以回收電力。這不能作為儲能電站，但是節能的一個辦法。另一個例子是高樓空調，在白天光電過剩的時候製冰，存放在高樓冷庫內，黃昏製冷高峯的時候將循環空氣通過降温，這也是儲能釋放的方式。

一旦儲能問題解決，新能源就如虎添翼了。配合以核電，中國的能源瓶頸就成為歷史了。