世界上最大的华为手机 :世界上最大的电池,是用水做的

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图片来源:pixabay

你所熟知的电池,可能是手机中的锂离子电池,电瓶车中的铅酸电池,或者是在新闻上经常出现的磷酸铁锂电池等等世界上最大的华为手机 。电池能向外输出电能,但我们却一直找不到“电池”中的“池”在哪。但如果我们采用更宏观的视角就能发现,电网用的“电池”,真的是一个储存电能的大水池。

人类最早使用的电池——伏打电池,就是用电解液将不同的金属串联起来,通过电化学反应产生电动势世界上最大的华为手机 。这种电池使用过程中,必须有液态的电解液才能让电池稳定提供电动势,这类设备也因此得名“电池”。后来为了方便使用,电解液被制成糊状,电池就变成了干电池。尽管现有的多数电池中并没有一个“水池”,但电池这种叫法仍然约定俗成地流传了下来。

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伏打电堆世界上最大的华为手机 ,早期电池中的确含有液态电解液 图片来源:Wikipedia

而现在,随着我们的能源结构快速向新能源转型,电网对电能储存的要求快速提升,我们需要给电网专用的电池世界上最大的华为手机 。抽水蓄能电站就是多种电网储能技术中储能规模最大,较为成熟的一种。经过两个多世纪的发展后,电网使用的电池似乎又回归了它字面的意思——一个储存电能的水池。

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真正的电池

随着新能源的快速推进,光伏和风力发电不稳定的特性让发电侧也出现了较大的储能需求,抽水蓄能电站的建设也逐渐提速世界上最大的华为手机 。就在上个月,河北丰宁抽水蓄能电站上水库顺利下闸蓄水,很快就能投入使用。届时,它将以360万千瓦的装机容量取代300万千瓦的美国巴斯康蒂抽水蓄能电站(Bath County Pumped Storage Station),成为世界上最大的抽水蓄能电站,同时可以说是世界上最大的“电池”。

以丰宁抽水蓄能电站为例,它拥有上下两个水库,上水库库容为5800万立方米,下水库库容为6070万立方米,落差425米世界上最大的华为手机 。大多数抽水蓄能电站的综合效率能达到75%以上。以该电站为例,经过计算可知,上水库中每千克水平均储存了0.0009度电。虽然只有蓄电池每千克0.04度的1/50左右,但水库依然可以凭借庞大的储能规模碾压了传统的蓄电池。去年全年中国生产的蓄电池总容量2.2亿度,而当丰宁抽水蓄能电站上水库蓄满水时,蕴含的能量相当于5000万度电。仅一个水库,就接近去年全年生产蓄电池总容量的1/4,它年发电量能达到66.12亿度,相当于节约标准煤48.08万吨。

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丰宁抽水蓄能电站上水库大坝 图片来源:新华社

抽水蓄能电站的整体结构和水电站类似,只是多了一条从下水库向上水库输水的管道和相应的水泵系统世界上最大的华为手机 。因此,它的寿命和成本都和传统水电站看齐。水电长期以来就是主要的发电形式之一,发电成本早已经受住了考验。而规范水电的寿命往往也都很长——中国第一座水电站石龙坝水电站于1912年建成发电,至今还在使用。

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抽水蓄能电站原理图世界上最大的华为手机 。 图片来源:Wikipedia

抽水蓄能电站以往仅存在于大城市周围,用于平衡大城市日夜用电的巨大差异,数量较少世界上最大的华为手机 。未来,随着建设的提速,抽水蓄能电站可能越来越被我们所熟知。目前我国在运抽水蓄能电站装机规模3179万千瓦,在建规模5463万千瓦,预期到2025年,在运装机总规模将达到6200万千瓦;到2030年,将达到1亿千瓦至1.2亿千瓦。

从“电塔”到“电轮”

电网专用的电池并不止抽水蓄能电站一种世界上最大的华为手机 。随着新能源的发展,各种形式的储能设备也不断涌现出来,包括利用重力储电的“电塔”,用压缩气体储能的“电气”,还有用高速飞轮储能的“电轮”等等。

电力中,“塔”往往用于输电,但是储电也能用到塔状结构世界上最大的华为手机 。在英国爱丁堡,一口四层楼高的竖井被改造成了重力电池。该设备可以用电网电力将50吨的配重慢慢抬起,而在外部需要电力时,它能将配重块慢慢放下稳定输出能源。这项技术并不成熟,但它相比于抽水蓄能电站的优势在于:后者对地形有较高的要求,而这种“电塔”则有望灵活部署,对地形并无太大要求。

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抽水蓄能电站对地形要求较高 图片来源:Wikipedia

如果用压缩气体储存电能,则又产生了“电气”世界上最大的华为手机 。压缩空气储能技术能在用电低谷时将空气压缩到储气室中,将电能转化为空气的内能;在用电高峰,再将高压气体释放出来发电。这种技术储能规模仅次于抽水蓄能电站,而响应时间则比抽水蓄能电站更快。

还有用轮盘储存电能的“电轮”世界上最大的华为手机 。飞轮储能技术可以将电能以飞轮转动动能的形式储存起来。和其他储能系统相比,飞轮储能技术储能规模很小,但是响应很快,其用途更倾向于改善电源品质。除此之外,还有很多种不同的电网储能技术。

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飞轮储能技术示意图 图片来源:Wikipedia

那电池怎么办世界上最大的华为手机

电网中当然也存在直接用电池储能的电站,但相对而言成本较高,电池报废后造成环保问题也不容忽视世界上最大的华为手机 。随着电动汽车的快速推广,动力电池的产能也在近几年飙升,动力电池的回收是一个巨大的问题。自然,电池的梯次利用被提上了日程。

“玩具车用完后,遥控器还能接着用世界上最大的华为手机 。”这就是一种电池的梯次利用形式。在电动车动力电池衰减到报废程度后,虽然不满足动力电池标准,但仍然有机会让储能电站来使用。但理想很丰满,现实却又那么骨感。电池本身是含能材料,如果没有合适的安全管理措施,污染、起火甚至爆炸的风险都时刻存在。就在前天,国家能源局发出征求意见稿,指出在电池一致性管理技术取得关键突破、动力电池性能监测与评价体系健全前,原则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。

所以当前,对电网储能的需求而言,反而是抽水蓄能电站这种“电池”更加可靠世界上最大的华为手机 。从18世纪末现代电池被发明以来,人类兜兜转转又反了回来,电池又变得“名副其实”。只不过经过两个多世纪的发展,池子中从重污染的电解液变成了清澈的水,人类也渐渐学会如何与自然和谐共生。

撰文|王昱

审校|吴非

主要参考论文:

刘英军,刘畅,王伟,胡珊,郝木凯,徐玉杰,刘嘉,吴艳.储能发展现状与趋势分析[J].中外能源,2017,22(04):80-88.

主要参考链接:

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