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由“一”到“多”：邁向組合式儲能解決方案

要成功實(shí)現向新能源結構的轉型和全球脫碳，儲能技術(shù)至關(guān)重要。由于輸電線(xiàn)路越來(lái)越多地承載了來(lái)自波動(dòng)的可再生能源的電力，為了避免斷電，電網(wǎng)的靈活性亟待提高。針對這一點(diǎn)，西門(mén)子中央研究院的研究人員正在研發(fā)解決方案。

當來(lái)自可再生能源的電力日益增多，我們需要多大的能源儲量才能夠確保電網(wǎng)的穩定？從低至3吉瓦到多達30吉瓦，各方對德國在未來(lái)4到6年內電力需求的預測大相徑庭。歐洲最大的應用型研究機構弗勞恩霍夫研究所開(kāi)展的一項調查則預測，到2030年，德國的能源儲量需求將在13吉瓦到50吉瓦之間。各方預測的數字懸殊巨大，這主要是因為研究所基于的復雜假設千差萬(wàn)別。

西門(mén)子SIESTORAGE的輸出功率為1兆瓦，可儲存最多500千瓦時(shí)的電力并在日后將之回饋到電網(wǎng)。

基于電池的儲能系統在技術(shù)上取得長(cháng)足進(jìn)步

西門(mén)子中央研究院儲能解決方案創(chuàng )新項目負責人Karl-Josef Kuhn表示：“儲能技術(shù)不僅是德國實(shí)現向新能源結構轉型的關(guān)鍵，也是全球脫碳的關(guān)鍵。”儲能解決方案多種多樣，從常規的抽水蓄能電站到*的電池蓄電系統，不一而足。前者可儲存大量水用于發(fā)電。目前，德國擁有9座抽水蓄能電站，總發(fā)電量約為7吉瓦，但這遠不能滿(mǎn)足未來(lái)的需求。

Kuhn解釋道：“抽水蓄能電站的擴張潛力有限。這意味著(zhù)我們必須找到能夠儲存大量電力的替代儲能技術(shù)。”正因如此，西門(mén)子與AES Corporation聯(lián)合成立了一家公司，主要開(kāi)展儲能技術(shù)和服務(wù)相關(guān)業(yè)務(wù)。這家名為Fluence的公司除了提供AES的Advancion和西門(mén)子的Siestorage儲能平臺之外，也在研發(fā)新技術(shù)。Siestorage是一個(gè)模塊化系統，它可將高性能鋰離子電池和接入電網(wǎng)所需的電力電子系統結合起來(lái)。這個(gè)系統可以?xún)Υ娌⒃谌蘸筢尫抛疃?00千瓦時(shí)的電力，儲電容量可達1兆瓦。其他傳統的短期儲能解決方案則包括電容器、飛輪儲能系統和壓縮空氣儲能系統等。

電轉氣技術(shù)特別適于長(cháng)期儲能。西門(mén)子中央研究院的研究人員Kerstin Wiesner正在新型電解單元的測量站上進(jìn)行操作。

利用電解技術(shù)從水中制取氫氣。

Karl-Josef Kuhn在西門(mén)子中央研究院負責與儲能系統有關(guān)的研究工作。

轉向長(cháng)期解決方案

上述所有解決方案的共同缺點(diǎn)是，它們的儲能周期僅能以分鐘或小時(shí)計。為此，西門(mén)子研究人員正專(zhuān)注于研發(fā)可以將電能轉換為能夠長(cháng)期儲存的能源形式的解決方案，如氫氣，以及氨和甲醇等化學(xué)制品。

這些電轉氣技術(shù)可以利用電解技術(shù)，將水和電能轉化為化學(xué)原料。例如，一個(gè)初步試點(diǎn)項目是西門(mén)子的制氫裝置Mainz Energy Farm。它的功率高達6兆瓦，是全球同類(lèi)裝置中規模最大的。它的氫氣產(chǎn)量可以滿(mǎn)足約2000輛燃料電池汽車(chē)的需求。除電解制氫之外，西門(mén)子也將目光投向了甲烷。氫氣和甲烷都能儲存在天然氣管網(wǎng)中并可在日后再次轉化為電力。西門(mén)子專(zhuān)家也在研究利用如甲醇等二氧化碳*的燃料來(lái)進(jìn)行轉化的技術(shù)。

其他研究領(lǐng)域包括熱儲能和機械儲能，以及以壓縮空氣的形式儲存電能的系統。Kuhn表示：“成功實(shí)現向新能源結構轉型的關(guān)鍵是我們必須綜合利用多種儲能技術(shù)。”