今年夏天，四川各地持續(xù)高溫，電力供需緊張形勢進一步加劇。在大家的印象里，四川水資源豐富，擁有多座巨型水電站，水電裝機容量和發(fā)電量，均居全國第一的水電大省，為何會在夏季出現(xiàn)電力缺口？

今年極為異常的高溫干旱，是最主要的直接原因。嚴峻的高溫干旱災害性天氣，讓四川面臨歷史同期最高的極端高溫、歷史同期最少的降水量、歷史同期最高的電力負荷三“最”疊加的局面。 來源：veer圖庫

Part.1

現(xiàn)代人的世界，離不開電

電能作為現(xiàn)代社會的運行基礎，廣泛應用于生產(chǎn)生活的各個領域。發(fā)電站將風能、水能、煤炭中貯存的化學能等類型的能量轉換為電能，利用電網(wǎng)傳輸?shù)角Ъ胰f戶，人們再按照自己需求將電能轉換成別的能量。

舉個例子，遠方的發(fā)電站生產(chǎn)出的電力傳輸?shù)搅四慵依?，你再用電來照明（電能轉換成光能），做飯（電能轉換成熱能），洗衣服（電能轉換成機械能）。



目前的發(fā)電模式有一個很重要的特點：消耗多少就生產(chǎn)多少。

發(fā)電廠的發(fā)電功率是根據(jù)電網(wǎng)另一端的用電功率實時調(diào)整的，到晚上大家要開燈了，發(fā)電機的發(fā)電功率會根據(jù)電網(wǎng)的參數(shù)實時調(diào)整，發(fā)電功率和用電功率處在一個動態(tài)的平衡當中。

四川省內(nèi)的電站，采用水利發(fā)電的裝機量是總發(fā)電裝機量的百分之八十二，而徑流式水電站（河里流過多少水就發(fā)多少電，沒有存水的水庫）又占到水電總裝機的百分之六十。

水利發(fā)電站的發(fā)電功率受制于河流水量的大小。 豐水期水流較大，水電站如果將流過的水全部用于發(fā)電，電量消耗不完，因此出現(xiàn)了能量多余，只能將一部分水直接放走。而在枯水期，水流太小，將所有流過的水用于發(fā)電也無法滿足電力需求，導致能量缺乏。

徑流式水電站在實際運行時，不可避免地會遇到以上兩種情況，導致發(fā)電能力有時候被浪費了，有時候又不能滿足用電需求。



輸電線路，效率高但規(guī)劃建造需要時間。

我國的電能輸送技術目前可以說是藍星最強（國家電網(wǎng)：低調(diào)，低調(diào)），在電網(wǎng)的設計初期，會考慮到各地的用電量需和發(fā)電站的發(fā)電功率，規(guī)劃合適的布局，盡可能最大化的利用發(fā)電站的發(fā)電能力，減少能源的浪費。然而，要是遇到幾十年一遇的極端情況的話，設計的電網(wǎng)也會有沒能力招架的時候。

Part.2

電網(wǎng)系統(tǒng)的后盾——儲能技術

當電網(wǎng)沒能力招架了怎么辦？這時候就需要儲能設施出場救急了。儲能設施是干什么的呢？打個比方，它相當于一個小金庫，把平時多出來的電能存到儲能設施里，有需要的時候再取出來用。這樣才是能量利用率最高的解決辦法。儲能系統(tǒng)種類繁多，各有特色，主要有抽水蓄能、飛輪儲能、壓縮空氣儲能、電化學儲能、超級電容器儲能。

目前世界上裝機容量最多的電網(wǎng)儲能設施是抽水蓄能電站，在用電低谷時，抽水蓄能電站利用網(wǎng)的多余發(fā)電量，將水從低處的水庫抽取到高處的水庫儲存起來；到用電高峰期時，再利用抽到高處水庫中的水進行發(fā)電。

這樣一來，平時多余的電能讓抽水蓄能電站儲存起來，在發(fā)電站無法滿足用電需求時，再由抽水蓄能電站發(fā)電，分擔發(fā)電站的壓力。

風力發(fā)電和太陽能發(fā)電的發(fā)電功率波動很大，而且很迅速。風刮一會兒停一會兒，或是云朵把太陽遮了一會兒，兩者的發(fā)電功率跟過山車似地波瀾起伏。這也是現(xiàn)在的風力發(fā)電和光伏發(fā)電能量利用率不高的重要原因，波動太快導致電網(wǎng)無法承受。（電網(wǎng)：我的小心臟受不了這種波瀾）。有效提高這些電能利用率的辦法，也是建造儲能設施。在發(fā)電功率冗余的時候把電能存起來，然后發(fā)電功率不足時輔助放電，把發(fā)電功率給“熨平”，這樣電網(wǎng)才能承受。



抽水電站能勝任這個工作嗎？不行，對于光電和風電來說，抽水蓄能電站的反應速度總是“慢半拍”，沒辦法滿足要求。抽水蓄能電站儲備能量通常需要幾天的時間，而且建設抽水蓄能電站對環(huán)境的要求也比較高。

因此目前的抽水蓄能電站幾乎都用于在電力系統(tǒng)處于較大載荷時分擔發(fā)電壓力。

化學電池目前最有希望滿足上述要求，化學電池的充放電切換迅速，反應極快。生活中最常見的儲能設備就是化學電池了。手機、平板、電動汽車的儲能設備都是化學電池。不過電池的性能雖好，大規(guī)模使用還是會面臨成本問題。以平時使用的手機充電寶為例，在不考慮損耗的理想情況下，需要7.5個容量一萬毫安時的充電寶才能存下一度電。這還是使用了能量密度很高（當然，價格也很感人）的鋰離子電池的情況下。

Part.3

電池技術的發(fā)展——沒有摩爾定律可言

摩爾定律是英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾的經(jīng)驗之談，其核心內(nèi)容為：集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過18個月到24個月便會增加一倍。換言之，處理器的性能大約每兩年翻一倍，同時價格下降為之前的一半。 在電池行業(yè)，這句話可以這么說：大約每兩年電池能量密度翻一番，或是同等的能量密度下價格降低一半，當然，這在電池行業(yè)簡直是天方夜譚。

鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展二十多年來，一直集中在通信、消費電子以及電動汽車行業(yè)，在應用規(guī)模更大的儲能電池行業(yè)，由于鋰電池的成本高、且難以應對穿刺、沖撞以及高低溫等特殊環(huán)境，大規(guī)模儲能電池的應用始終停留在實驗階段。電池技術的發(fā)展，還有很長的路要走。



目前，國內(nèi)外儲能技術的主要研究方向都是電化學儲能，一些新技術在實驗室階段也取得了可喜的進展。不過，新技術從實驗室走向實用階段，還有很遠的路要走。當儲能技術和輸電技術發(fā)展到一個全新的水平時，我們有望擺脫對化石能源的重度依賴。每一次能源行業(yè)的重大進展，都將人類帶到了一個全新的發(fā)展階段，未來會是如何，技術的進步會給我們這些普通人的生活帶來什么樣的變化呢？讓我們拭目以待。

審核編輯：劉清