可再生燃料作为储存方式
        
        当可再生能源发电供不应求时，采用化石燃料燃烧发电进行电量补充 — 这是最简单的可以采用的能源储存方式之一。
        
        不过随着产业的发展及可再生能源渗透率的提高，还可以采用可储存的可再生燃料替代化石燃料进行能源的储存，如生物质能、合成烃燃料和氢。但有一点是需要注意的，虽然燃料电池使用氢（或采用传统燃烧发电方式）不会排放二氧化碳，但生物质燃烧和合成烃燃料的利用都会产生二氧化碳（除非在系统中采用碳捕捉装置）。
        
        既然如此，能否不采用生物质？
        
        还有一些更加复杂的系统可以将过剩的电能和风能转变成燃料。如果能够保证氢的需求平稳持续的话，如用于运输业中，那么通过消耗过剩的电能（采用电解方式）制氢也是一种选择。而反过来通过氢发电的话，可以通过储存于地下的氢来实现。
        
        替代能源，或者说那些与我们在过去一百年中已经习惯的能源比较接近的能源，如果含碳的话，其实也是来自太阳能或风能。在这方面，通常采用的是碳捕捉与封存方式，比如从当前的化石燃料开采系统、直接的太阳能光热或大气中二氧化碳的电化学转换等方式中进行二氧化碳捕捉。
        
        不过，要想让这些方式真正可行的话还需要技术的进一步发展。而从中期来看，可能还存在一些相对缓和的能源储备挑战，这些挑战可以通过当前的技术解决。
        
        通过压缩空气进行能源储存
        
        有一个很好的例子就是通过压缩空气进行能源储存。压缩空气能源储存（CAES）的基本做法就是将基础核电或煤电设施产出的非高峰时期的电能转移到用电高峰时期，而仅仅消耗原本用于用电高峰时期发电（比如传统的燃气轮机）的燃气或燃油的一部分。
        
        风能或太阳能发电的过剩电量可以用于空气的压缩。这种方式通常需要几个步骤，主要为了使产生的热量降到最低 — 热能无法进行长期储存。在需要时压缩空气被释放，通过涡轮进行发电。压缩空气释放后会产生较强的冷却效应，这时必须进行加热，这样才能使压缩空气在环境温度下释放出来。
        
        到目前为止，全球只有两个采用压缩空气进行能源储存的工厂：一个位于德国Huntorf市，属于E.N Kraftwerke公司，1978年建，规模为290MW；另一个位于美国阿拉巴马州Mclntosh市，属于阿拉巴马电力公司（Alabama Electric Corporation），1991年交付使用，规模为110MW。Huntorf市的空气蓄能工厂采用了一个容量为30万立方米的地下洞穴储仓；另外一个工厂将压缩过程产生的热量储存起来，然后通过涡轮重新发电。
        
        储存循环效率通常为40%～50%，而能源储存设施最初只是用来解决用电高峰需求，也就是在夜间进行充电，在用电高峰时放电。但是为了吸纳更多的可再生能源，就需要延长储存时间，这样就会产生更多的热能，从而降低了充放电的效率。
        
        抽水蓄能
        
        抽水蓄能是全球范围内广泛采用的一种能源储存技术，主要有如下两种运行方式：
        
        ■ 系统将水抽到高位，然后释放到低位，通过普通的水轮机进行重新发电。
        
        ■ 另外一种方式不会将水抽到高位，而是采用水库的水电系统与需要储存的风能或太阳能发电系统之间的协作运行方式。这样当风力发电或太阳能发电系统无电能产出时，水力发电就可以填补消费者的需求；而当风力发电或太阳能发电供过于求时，水力发电量就会相应减少。这种能源储存方式需要在两种子系统之间建立较强的电力传输网络。目前，全球只有为数不多的几个地方建有这样的水电设施，且拥有上述这种大型水库（季节性的或年度性的）。这些设施基本都是很久以前建立的，因为当时类似积水淹没山体地貌等问题不会像今天这样招致反对的声音。
        
        电池和地下储存
        
        其他可以采用的能源储存方式还有具有较高能量输入和输出的可逆化学反应，不过此类想法都尚未转变成商业应用现实。目前可以采用的高级电池技术还仅仅局限于规模较小的应用领域，而如何提高应用规模是新的开发方向，但是要想真正实现商业化应用的话，电池的价格还需要进一步降低。
        
        氢储存从技术上说是可行的，但是这种技术成本较高，而且需要大量燃料电池的配合。原因有两个方面：
        
        ■ 无论是采用可逆高温燃料电池将电能转变成氢以及将氢转变成电；还是采用传统碱性燃料电池（电解池）来制氢及采用高级燃料电池来重新产生电能；其转换效率都比传统的燃烧类涡轮机发电的效率高；
        
        ■ 未来，氢作为能源载体可能会引起更多的关注，比如用于驱动汽车。因此，如果将电能转变成氢后，就不必再转回为电能了，而是直接用于汽车或固定式燃料电池中。在新能源汽车方面，人们认为电池/柴油混合动力车在未来一段时间内将成为最主要的方式。而在氢被广泛视作能源载体的能源系统中，最可能的应用方式是电池和燃料电池相结合的混合动力车，而且将很自然地取代上面这种电池/柴油混合动力车。
        
        热电联产和燃料电池
        
        采用固定式燃料电池进行能源储存有一个优势，即在所有转换过程中产生的热量可以用来满足供热需求。这种方式可以应用于区域供热系统（集中储存）及私人住宅中。在私人住宅这种情况下，燃料电池采用分散布局的方式（主要采用离子交换膜燃料电池）。所有转换过程中产生的废热都可以利用起来，用于满足低温供热需求，而无需再建立专门的供热厂。(完)
        
        关于作者：
        Bent Sfrensen是丹麦罗斯基勒大学环境、社会与空间变换学院教授。