太阳能和风能是清洁电力革命中闪耀的双子星。大片闪闪发光吸收着太阳能的电池板或在海上旋转着的巨大风力涡轮机都让人为之振奋。而固定不动的蓄电设施就没有这样的魅力——想想那堆满了大型电池的大金属棚吧。尽管如此,如果我们的世界要摆脱对污染环境的化石燃料发电厂的依赖,那么大规模存储能源的能力将至关重要。这项技术的成本正在逐渐下降,并开始吸引投资。但要确保它能真正腾飞还需要更多努力。
要了解为什么蓄电很重要,可以从限制气候变化的最常见策略来倒推。通常的策略是逐步淘汰化石燃料以减少发电产生的排放,然后将其他碳排放活动(如开车和供暖)电气化。充足、可靠又清洁的电力是许多绿色投资和政策的基础。而清洁电力要充分发挥作用,就要依靠存储能力。
核电站可以提供稳定的清洁能源,但它们引来了激烈的反对,并有成本超支的困扰。太阳能和风能是增长最快的替代能源,现在共占全球发电量的7%,是2013年的两倍。但太阳并不总是当空照耀,风也不是一直吹。随着间歇发电的能源占比增加,对于能平衡波动的电力的需求也会相应增加。短期内仍须依靠污染环境的煤和天然气来提供灵活性,但最终还是要靠蓄电来发挥作用,而且越快越好。未来的目标是在太阳能和风能充足的时候蓄电,在需要时释放。
如今,抽水蓄能发电是最常见的蓄电方式。晴天或大风时,太阳能和风力发电场的任何多余电力都可用来将水抽到高处的水库,之后再放水发电。但在很多地方,山、雨以及空间都不够。电池是另一种选择。电池可以稳定供应上的波动,在可再生能源充沛时(例如在加州一个阳光明媚的下午)存储电力,然后在需求增加的夜间释放。电池可以改变仍计划扩大化石燃料消耗的大型新兴市场。国际能源署估计,除已经规划完毕的燃煤发电厂外,电池有潜力把印度将在2030年后建设的燃煤发电厂数量减少四分之三。
要发挥电池的潜力,必须降低成本,提高性能。进展正在发生。自2010年以来,随着企业大手笔投资工厂以大批量生产电动汽车所用电池,锂离子电池的价格已降低了85%。数据公司彭博新能源财经预测,今年对存储能力的投资将达到约90亿美元,是2017年水平的四倍。但技术问题仍有待解决。例如,锂离子电池难以长时间蓄电,而这对有雨季的国家很重要。好在企业正在展开各种试验。包括阿里巴巴的马云和亚马逊的杰夫·贝佐斯在内的大亨都投资了各种储能创业公司,从创新的电池设计到熔盐,再到将加压水注入到地下等。
要让企业和资本市场发挥魔力,还需要政策支持——哪怕仅仅是因为相比其他行业,电力市场的规则制定更由政府掌控。既得利益和过时的思维导致政府对电池抱有偏见。2018年,美国能源部拨款2800万美元资助长期蓄电研究,这与美国对煤炭采矿权的1.5亿美元税收减免比起来微不足道。许多地方为风能和太阳能提供补贴或设置强制性规定,但对它们要最大程度发挥作用所依赖的蓄电能力却没有任何扶持。
蓄电技术经常不能像污染性电力来源那样接入电网、获得客户。2018年,美国联邦电力监管机构命令美国的区域电力市场向蓄电开放,但实施缓慢。除非蓄电难度进一步降低,否则向清洁能源的转变将难以实现。现在有必要来一剂强心针,推动这项关键技术的发展。