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能源储存和太阳能电池:你需要知道的

存储的概念和时间本身一样古老。冒着听起来太像杰瑞德·戴蒙德的风险,文明只有在能够把一天生产出来的东西——庄稼、一顿饭,甚至一个想法——储存起来以供以后使用的时候,才能真正实现跳跃式的进步。

类似地,使用电池储存能量的概念对我们来说是如此熟悉,就像让我们的电视遥控器工作的AA和AAA汽缸一样,以至于大多数人很少花时间思考电池在保持你的房子、你的邻居或你整个州的灯亮着方面所起的作用。但能源储存,尤其是电池,在清洁能源的未来中扮演着重要的角色。

下面,我们将介绍为什么能源存储对清洁能源如此重要。已经熟悉了存储必须扮演的角色,或者正在寻找另一个问题的答案?在我们的存储101部分的其余部分,你会发现你需要知道的关于家用或商用太阳能存储的一切,如何决定电池是否适合你,如果是这样,如何选择(和安装)适合你的电池。

什么是能量储存?什么是太阳能电池?

太阳能储能的主要功能是储存太阳能电池板产生的能量,以便日后使用。储存能量以备以后使用有很多好处,从节省资金到在电网中断时作为备用电源。

安装太阳能+储能系统的主要优点是,即使没有太阳,你也能使用太阳能发电。当你安装一个没有家用电池的太阳能电池板系统时,系统产生的多余电力会被送回电网。有了太阳能存储,这些能量可以在太阳下山时被储存和提取,只有当电池电量耗尽时,你才需要从电网中提取能量并支付费用。

电池和能量存储系统是一回事吗?

不一定!电池是一种能量存储形式,但并不是所有形式的能量存储都是电池。在住宅应用中,最常见的储能形式是电池,因此这两个术语经常互换使用;然而,对于商业和工业企业,以及整个电网来说,储能通常意味着电池以外的一种技术,无论是泵浦储能水电或者燃料电池产生的氢气。

为什么电池对清洁能源如此重要?

电池是未来清洁能源的关键组成部分,原因如下:他们能够将变化的能源供应与能源需求相匹配。为什么这一点如此重要,需要快速讨论一下用化石燃料发电和用风能和太阳能等清洁能源发电之间的区别。

电网最擅长的是:用化石燃料发电

电网是由电线杆和电线组成的互联网络,它将我们的家庭和企业与发电厂连接起来,发电厂产生的电子使我们的灯保持亮着。重要的是,电网的设计使电力生产与电力需求相匹配。换句话说,电网擅长于预测何时何地需要电力,产生当时所需的精确电量(为了安全起见,还会额外增加一点),并在需要的时间将电力准确地输送到需要的地方。真是微妙的平衡!

最初,保持这种微妙平衡的成本和资源效率最高的方法是使用化石燃料发电厂,就像煤炭和天然气设施一样。简单地说,当电网运营商预测更多的人将使用更多的电力时——比如在夏天最热的一天的下午,每台交流电机组都在启动——他们可以呼吁煤或天然气驱动的火电厂通过燃烧更多的煤或天然气来产生更多的电力。如果这些发电厂正在全速运转,电网运营商可以呼叫另一个发电厂,告诉他们开始燃烧燃料。当电力需求在夜间人人都睡着时下降时,同样的原理反过来也能起作用:电网运营商可以打电话告诉发电厂减少发电量。

当需求增加时,电网运营商可以增加供应。当需求减少时,发电厂会调整以减少供应。简单地说,就是调整供给以满足需求。

电网是什么擅长:整合可再生能源

现在考虑这样一个场景,你可以预测发电厂将产生多少电量,但你无法控制何时发生。为了在这种情况下继续为人们提供电力,你需要:1)将电力需求转移到发电厂发电时,或者2)找到一种方法来储存电力,当电力生产时,当需求存在时使用。

从本质上讲,这正是现在的情况18beplay 这也是一些电网运营商历来不愿全心全意拥抱可再生能源的部分原因。太阳能在太阳照耀时产生电力,但在晚上不产生能量。同样的,在有风的时候发电,但在一切静止的时候不发电。我们可以预测太阳照射和风力的频率和强度,甚至可以预测太阳能和风能能产生多少电,精确到一分钟。但我们无法改变太阳的运行时间,也无法影响风的吹起时间,这意味着我们无法控制这些资源何时发电。

储能如何帮助可再生能源

这就是储能可以在帮助电网整合更多可再生能源方面发挥重要作用的地方;通过储存风力涡轮机和太阳能电池板产生的电力以供以后使用,能源存储可以更好地改变电力供应以满足需求。在美国联邦和各州宣布的雄心勃勃的清洁能源目标和指标只能在能源储存的帮助下实现。

储能系统类型

今天,当人们谈论能量存储时,他们通常指的是电池,特别是当与太阳能系统搭配使用时。然而,电池远不是唯一的储能形式,也远不是为电网提供储能解决方案的第一种技术。话虽如此,对大多数人来说,最好、最适用的储能方式是电化学储能,这就是你想到太阳能电池时可能想到的储能方式。

电化学存储

如果你听说过存储,或者电池在美国,电化学存储可能是你最熟悉的。电化学存储包括许多不同类别的电池——从锂离子到铅酸,甚至钒液流电池。你会发现这种类型的电池无处不在:AA和AAA电池是一种电化学存储形式,就像你手机里的电池,甚至你汽车里的电池一样。

考虑到这一点,你可能会猜到电化学存储的主要好处:它是多么紧凑。这些类型的电池可以有各种形状和尺寸,并且功率密度极高,这意味着它们的尺寸很大。这使得电化学存储设备非常适合您的家庭或企业,这就是为什么它们通常与太阳能电池板系统搭配使用的原因。

引力存储

几十年来,能量存储一直以重力存储的形式为电网提供好处。最常见的形式是抽水蓄能:水被泵上坡进入水库,然后通过一系列涡轮机释放回下坡发电。通过在电力充足、价格便宜或两者兼备的时候将水抽到山上,在电力短缺和/或更贵的时候将水调回山下,抽水水电可以作为一种大规模储存多余电力的方式为电网提供有用的服务。这项技术最著名的例子实际上是在纽约布法罗的尼亚加拉瀑布。

不过,值得注意的是,抽水发电并不是重力能量储存的唯一形式。许多创新技术旨在使用不同元素的类似方法,比如使用滑轮升起大型重物,然后通过释放这些物体并让它们下落来发电。其他类似的技术包括堆叠块。别问了,我们也不明白。

机械存储

另一种早期的能量储存形式是机械储存。最常见的机械存储类型是飞轮。这与上发条的玩具没有什么不同:你通过给玩具(或飞轮)上发条来储存能量,然后通过让玩具(或飞轮)放松来释放能量。飞轮还没有获得大规模的牵引力,但考虑到它们释放能量的速度,它们有很多应用。

另一种形式的机械储存是压缩空气能量储存。压缩空气系统的工作原理就像它听起来的那样:通过压缩空气。为了使压缩空气储能系统工作,公司将空气泵入洞穴,以增加储存空气的压力。然后系统通过缓慢或快速的方式发电!-释放压力空气。

蓄热器

能量存储系统不仅可以使用电能,还可以存储热能。例如,你可以在电力需求和价格低的时候,在晚上预热一个热水罐,这样就没有必要在早上全世界都醒来准备去上班的时候加热水,给电力系统带来压力。同样的效果也可以用冰块和冷冻机来实现,甚至可以使用交流系统。

用燃料电池制造氢气

储存能量供以后使用的一种方法是将其转化为液体燃料,比如氢。燃料电池将电力转化为燃料,使太阳能或风能转化为可以为叉车等工业过程提供动力的燃料成为可能。最棒的是什么?燃烧氢气不会产生碳排放。尽管到目前为止,燃料电池和氢技术的应用还很有限,但能源行业的许多人对这些技术在清洁能源未来中所扮演的角色非常乐观。

即将推出的:季节性储存

正在开发的一种储能技术是季节性储能:不仅可以储存大量电力,而且可以长时间储存。季节性储能有可能彻底改变可再生资源整合到电网中的方式。例如,你可以储存夏季产生的多余太阳能,以帮助在冬季太阳不那么强烈的时候提供负载。

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