中國儲能網(wǎng)訊：近期，一個詞匯收到很大關注：長時儲能（long-duration energy storage) 。對于多長算長時，國際上并沒有明確定義。美國能源部是將其定義為額定功率下連續(xù)放電大于等于10小時。但也有機構給出的定義是：可實現(xiàn)跨天、跨月，乃至跨季節(jié)充放電循環(huán)的儲能系統(tǒng)。
長時儲能的概念雖然近期才出現(xiàn)，但人類長時儲能的實踐卻是有超長歷史了。其中最為人所知的就是抽水蓄能，目前它仍舊在世界范圍內儲能占比最大。
基于重力的抽水蓄能是一種古老而成熟的儲能技術。雖然建造成本和周期稍長，但設施一旦建成，其儲能成本就會非常低，且可以存儲大量的能源。難關主要表現(xiàn)在選址，必須選定合適的地址，且不能破壞生態(tài)環(huán)境。
除了抽水蓄能這一方式，人類已經開發(fā)和正在開發(fā)多種長時儲能技術。
核電池：微型化和民用化正在推進中
人類探測器飛得最遠的是什么？無疑是“旅行者一號（Voyager 1）”。這顆從1977年發(fā)射出去的探測器，直到今天仍然飛行于星際空間，已離太陽超211億公里的距離，雖然它返回地球的數(shù)據(jù)和信號已經越來越弱，但是人們還是知道它還在。有沒有想過它為什么會有這么強勁的動力，能支持它跑那么遠？
除了飛行過程中獲得引力彈弓所賦予的速度（沒錯，就是《流量地球》中所使用的那種方式，在接近某行星時利用其引力獲得加速度）之外，是人類為旅行者一號安裝的兩枚核電池幫助它脫離地球引力、變軌、調整飛行姿態(tài)、傳送照片和數(shù)據(jù)等等。
“旅行者1號”上的電池是兩枚钚電池，當時設計的能量是能夠保證它繼續(xù)飛行至2025年。
核電池放電原理是，當放射性物質衰變時，能夠釋放出帶電粒子，如果正確利用就能夠產生電流。通常不穩(wěn)定(即具有放射性)的原子核會發(fā)生衰變現(xiàn)象，在放射出粒子及能量后可變得較為穩(wěn)定。核電池正是利用放射性物質衰變會釋放出能量的原理所制成的。
軍事和航空航天領域用核電池比較多，旅行者一號即是。這類核電池體積往往很大。削減體積是核電池面臨的重大難關之一。但是這一方向一致吸引著科技家，因為當體積縮小到可以民用時，它為產品所提供的動能甚至可能比產品本身壽命都要長。
核電池微型化、安全化，吸引著科學家持續(xù)不斷地進行研究?，F(xiàn)在已經略有小成，由美國密蘇里大學計算機工程系研究組研發(fā)出的“核電池”體積小電力強。大于1美分硬幣(直徑1.95厘米，厚1.55毫米)，但電力是普通化學電池的100萬倍。
微型核電池其優(yōu)點首先就是電量充足而且穩(wěn)定，缺點就是具有放射性污染。如何保證其安全性，也是人類的重大任務。
重力儲能：混凝土砌塊儲能驚世出現(xiàn)
任何一種有質量的物體下落時，重力所帶來的能量都可以利用。抽水蓄能就是利用這種原理?，F(xiàn)在有一家公司在用混凝土砌塊來實現(xiàn)這一儲能方式。他們的方案是，通過起重機將成千上萬個特制的混凝土塊堆放成塔臺，然后在需要釋放能量時再把它們放下，從而存儲多余的能量。
這是初創(chuàng)廠商EnergyVault公司提出的一個挑戰(zhàn)性概念，他們認為抽水蓄能太挑地兒了，用混凝土砌塊的話就能避免地理條件的限制。于是公司采用混凝土和起重機等其他行業(yè)成熟的技術開發(fā)推出了這種儲能技術。
這一技術充滿了爭議性，很多人認為，在處處都講究高科技的當今，這樣的方案也太低科技了。但是無論如何，這種方式確實能產生能量和儲能能量。富有的爭議性也為公司帶來了該公司有史以來最大的一筆投資：去年夏天從日本軟銀集團獲得了1.1億美元投資。而印度塔塔電力公司與EnergyVault公司簽署了一個35MWh小型項目的合同，這表明了有些客戶對這種儲能技術產生了興趣。
EnergyVault公司表示，如果該系統(tǒng)已啟動并正在運行，則可以建立許多信任關系。建立適用于商業(yè)實踐的功能對于該儲能技術至關重要。
但也有人質疑，首先建造基礎設施的成本高昂，其次為了增加能量密度，必須使用大重量的鐵塊，這增加了線纜的成本和要求，定期維護和更換是必須的，不然那么重的東西砸到地上，大概率是要引起地震的。
空氣壓縮：折騰空氣是一門技術活兒
空氣壓縮儲能技術分為地下壓縮空氣儲能技術和液態(tài)空氣儲能技術。
地下空氣壓縮是將地下空間作為巨型儲存罐，使用多余的電能將壓縮空氣泵入地下空間，在需要時釋放壓縮空氣可使發(fā)電設施重新發(fā)電。近期有兩家鹽穴空氣壓縮工程進行并網(wǎng)發(fā)電階段。
9月30日，江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目并網(wǎng)試驗成功，作為世界首個非補燃壓縮空氣儲能電站并網(wǎng)試驗成功，標志著我國新型儲能技術的研發(fā)和應用取得重大進展。
10月8日，山東肥城鹽穴先進壓縮空氣儲能調峰電站一期10兆瓦(MW)示范電站順利通過驗收，并正式并網(wǎng)發(fā)電。這標志著國際首個鹽穴先進壓縮空氣儲能電站已進入正式商業(yè)運行狀態(tài)。
另外在貴州畢節(jié)、河北張家口也都有大規(guī)模空氣壓縮儲能項目面世。
但是，這種儲能技術通常受到地理環(huán)境的限制，也有很多公司在探索突破地域限制的地下空氣壓縮方案，加拿大儲能開發(fā)商Hydrostor公司采用了不同的方法：將壓縮空氣泵入現(xiàn)有的洞穴中(例如廢棄的礦井)，并用水保持恒定壓力，其目標是使壓縮空氣儲能技術擺脫受到地質條件的限制，同時采用其他成熟行業(yè)的設備而將技術風險降至最低。
液態(tài)空氣儲能方面，將空氣壓縮并將其存儲在加壓的儲罐中，其空氣壓縮設備和發(fā)電機來自成熟行業(yè)已建立的供應鏈。這種創(chuàng)新的儲能技術可用于電網(wǎng)規(guī)模儲能系統(tǒng)。英國儲能開發(fā)商HighviewPower公司經過15年的開發(fā)和改進，致力于將其開發(fā)的液態(tài)空氣儲能試點項目轉變?yōu)榇笮蜕虡I(yè)儲能設施。
液流電池：最被人認可的長時儲能
液流電池一直被認為是具有前途的長時儲能技術，同時有好幾個液流方案在電化學儲能賽道上和鋰電池并駕齊驅。Zinc8, Primus, Invinity 等歐美電池創(chuàng)業(yè)公司主攻的是鋅液流電池。
不過目前鋅電池不如釩電池更受關注。在亞洲，以釩液流電池為主要方向，中國在釩電池賽道上有不俗表現(xiàn)，北京普能是世界領先企業(yè)，大連融科也具有強大科技能力。我們曾經就國內釩電池進展進行過系統(tǒng)介紹：未來5年這種電池占比將達20%！全生命周期成本只有0.48元/kwh!它生而不凡！
日本的釩電池生產是以住友電工為代表。液流電池廠商ESS公司、Avalon公司、英國液流電池廠商RedT公司也都以釩電池研究為主要方向。
鐵空氣電池：劍走偏鋒
近期進入商業(yè)化的長時儲能技術還冒出了鐵空氣電池，它劍走偏鋒，而且目前屬于技術保密階段，所以其神秘性也吸引了很多關注。
鐵空氣電池是長時儲能明星公司Form Energy發(fā)布的，該公司一直對其技術保密，直到該公司宣布已完成2億美元的D輪融資才對外公布其采用的電池技術是什么。鐵-空氣化學電池的基本原理基于鐵的可逆氧化（生銹）。當鐵-空氣化學電放電時，空氣中的氧氣會使鐵生銹。然后當它被充電時，鐵銹通過電流的應用被轉化回鐵。這個過程排放的唯一物質是氧氣。
該公司聲稱，采用這種電池的儲能系統(tǒng)持續(xù)放電時間長達100個小時，其成本與現(xiàn)有化石燃料發(fā)電廠相當，并且可能比鋰離子電池儲能系統(tǒng)低10倍以上。其目標是在靠近部署所在地的地方生產鐵-空氣化學電池，并使用在當?shù)夭少彽蔫F礦石。
公司稱，即使在極端天氣導致電網(wǎng)中斷多日的情況下。鐵空氣電池具有極低的成本、安全性、耐用性和全球可擴展性，是平衡可再生能源發(fā)電多日變化的最佳解決方案。Form Energy公司第一個項目將于2023年在明尼蘇達州投入運行。
除了以上新方案，斯坦福大學崔毅教授也在2020年成立了EnergyVenue，主打航天領域應用廣泛的金屬氫電池，計劃與香港中華煤氣公司開展試驗項目。此外，還有熱儲能（例如熔鹽儲能)，化學儲能（氫、氨）等技術也逐漸進入人們的視野。
長時儲能技術多數(shù)方案仍處于百家爭鳴的中早期研發(fā)示范階段，孰勝孰劣尚未揭曉。但為了存儲更充足更長久的能源，人類一直在努力。
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