中國儲能網(wǎng)訊：與其它再生能源一樣，光伏發(fā)電的最大硬傷是它的不穩(wěn)定性。陽光充足的時候發(fā)電多，陽光不足的時候發(fā)電少，這是它無法改變的本性。當光伏發(fā)電還只是個零碎的時候，光伏的不穩(wěn)定性對電網(wǎng)的影響幾乎可以忽略不計；但是隨著光伏發(fā)電在整個電網(wǎng)中的占比不斷提升，這就變成了一個非常嚴重的問題。光伏發(fā)電太多，電網(wǎng)無法消納；光伏發(fā)電太少，無法滿足用電側(cè)需求。棄光限電，實在是因為電網(wǎng)無法承受而不得已之舉，并不是所謂的傳統(tǒng)能源對再生能源的抵觸。這個問題如何解決？兔子在這里簡單的做一下探討，并試著介紹一種新型的儲能材料——贗電容。
1.提高光伏發(fā)電穩(wěn)定性的途徑
要想提高光伏發(fā)電的穩(wěn)定性，途徑無非有三：（1）多能互補，風能+光能、水利+光能、化石+光伏，等等；（2）地域平均，用地理地域最大程度的平滑發(fā)電量波動；（3）用儲能來調(diào)峰調(diào)頻。三種途徑，均涉及到對光伏發(fā)電側(cè)和用電側(cè)的精確預(yù)測，兔子以后會為大家介紹相關(guān)的預(yù)測技術(shù)。（1）（2）暫且不表，兔子在此只想簡單的探討一下（3）儲能技術(shù)。
儲能技術(shù)又可以大致分為（1）機械儲能，包括飛輪，高壓，抽水等等；（2）熱儲能；（3）生物儲能；（4）電儲能四個方向。應(yīng)用場景各有不同。而電儲能，因為其高能量密度，高度模塊化可控性，運輸部署方便的特點，是目前光伏儲能的主流方向。
2.電儲能的基本原理和特點
電儲能，其基本原理是在器件的空間上實現(xiàn)電荷的非對稱分布，使得兩個端口產(chǎn)生正電荷和負電荷的堆積，也即是使得器件的一個端口為正極，另一個端口為負極。當兩極連上外電路的時候，電荷重新分布，能量就可以釋放出來供外電路使用。作為逆過程，如果給兩個端口加上電壓，正負電荷則可以重新堆積，實現(xiàn)充電的狀態(tài)。電儲能最重要的性能指標包括三個：充放電能量密度（EnergyDensity），充放電功率密度（PowerDensity），充放電壽命（Lifecycle）。根據(jù)應(yīng)用場景的不同，“密度”可為體積密度（比如手機筆記本電腦），也可為重量密度（比如電動汽車）。根據(jù)應(yīng)用場景的不同，其他重要的性能指標還包括溫度系數(shù)，溫度適用范圍，深度充放能力，回收率，價格等等。
3.電儲能的分類
兔子反復(fù)強調(diào)具體應(yīng)用場景，這是因為電儲能技術(shù)多如牛毛，性能指標各有短長，只有限定了應(yīng)用場景才能找到適用的儲能技術(shù)，甚至做出具有針對性的開發(fā)。任何不提應(yīng)用場景，只管吹噓自己儲能技術(shù)有多牛B的，都是耍流氓。
比如最重要的兩個性能指標，能量密度和功率密度，通常就是魚和熊掌不可兼得。Kim有一個比較直觀的圖表如下。一般電容器（Capacitor）具有極高的功率密度，可以瞬間輸出極高的功率；但是其能量密度極低，能量輸出不能持久。在另外一個極端，電池（Battery）和燃料電池（FuelCell）則是完全相反，能量密度極高，而輸出功率偏低。處于兩個極端中間的，則是所謂的超級電容（Supercapacitor）。
如此這般，那需要什么樣的電儲能技術(shù)才能配合光伏太陽能系統(tǒng)的需求？光伏是一個非常非常棘手的場景，既需要高功率密度的充放電從而平滑因為天氣瞬間變化（比如云飄過）引起的高爬坡速率，又需要高能量密度以求在盡可能長的時間范圍內(nèi)實現(xiàn)調(diào)峰調(diào)頻。同時，深度充放電，晝夜四季溫差，都對電儲能技術(shù)提出了巨大挑戰(zhàn)。作為常規(guī)常用的蓄電池，不管是鋰基電池還是鉛酸電池，都還不具備理想的功率密度。為了應(yīng)付瞬息萬變的光伏發(fā)電，必須要連接相當數(shù)量的電池組從而提供足夠的功率輸出。這樣不可避免的提高了儲能的成本。
單從能量密度和功率密度這兩個指標來看，適合于光伏的儲能技術(shù)，在保證能量密度的情況下，必須要提升功率密度。因此，兔子認為，作為超級電容的一種，近年來高速發(fā)展的贗電容（pseudo-capacitor），可能成為光伏儲能的未來技術(shù)。
4.贗電容
“贗”的意思就是“假”。“贗電容”這個名詞表明了這是一種又像是電容又不太像傳統(tǒng)電容的器件。贗電容繼承了一般電容高功率密度，高充放電壽命的特點；而其高能量密度的特點，又比較接近于電池。其電化學(xué)原理如下圖所示。首先，電荷的吸附是一個發(fā)生在電極表面的過程（adspotion），發(fā)生在表面就意味著贗電容可以像一般電容一樣快速的釋放電荷，實現(xiàn)很高的功率密度。其次，在離表面不遠的地方，還可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)（redoxreaction），氧化還原反應(yīng)其實就類似于電池，需要花一點點時間來完成，也就是可以比較持久的提供電能。最后，層狀結(jié)構(gòu)的電極材料還可以使得電荷慢慢的滲透擴散到比較深入的范德華層之間（intercalation），這個儲能的能量密度就更大了。結(jié)合這些特質(zhì)，這就是為什么贗電容可以同時實現(xiàn)比較高的能量密度和功率密度的原因。
事實上，研究人員已經(jīng)做出了將贗電容和太陽能電池做在一起的混合器件，初步驗證了用贗電容穩(wěn)定光伏太陽能發(fā)電的可能性。當陽光充足的時候，太陽能電池可以為贗電容充電，而陽光匱乏的時候，贗電容可以放電為太陽能電池發(fā)電做出有力的補充。
總結(jié)
由于光伏發(fā)電不穩(wěn)定這個“硬傷”，儲能技術(shù)一直是發(fā)展的熱點。業(yè)界一直期待一種符合光伏應(yīng)用條件的，能量密度高，功率密度高，壽命長，能夠應(yīng)付環(huán)境苛刻條件，同時還便宜的儲能技術(shù)?；蛟S，贗電容會是一個有希望的候選技術(shù)？讓我們拭目以待！
