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在电网上实现高水平可再生能源的关键之一是储存电力并在以后使用它的能力.
就像冰箱使食物可以储存几天或几周，所以它不必立即消耗或扔掉, 能源储存可以让个人和社区在他们最需要的时候获得电力，比如在停电的时候, 或者当太阳没有照耀的时候. 储能可以减少对低效电力的需求, 污染工厂往往位于低收入和边缘化社区. 存储还可以帮助平衡需求，避免电力客户的价格飙升.
电网是一个 复杂的系统 在这种情况下，电力供应和需求在任何给定时刻都必须相等. 从历史上看, 供应已经调整以适应需求的变化, 从人类活动的日常模式到设备超载等意想不到的变化, 森林大火, 风暴, 以及其他极端天气事件. 现在，我们也看看 电力需求的灵活性 帮助优化可再生能源的使用, 从我们如何给房子供暖和制冷，到我们如何给电动汽车充电. 储能在这一平衡中发挥着重要作用，有助于创建一个更灵活、更可靠的电网系统.
例如, 当供给大于需求时, 比如在夜间，当持续运行的发电厂提供稳定的电力时，或者在太阳最明亮的中午, 多余的电能可以用来给存储设备充电. 当需求大于供给时, 储存设施——甚至是那些在个人家中的——可以将储存的能量释放到电网中.
几十年来，将水抽回水电站大坝作为一种储存方式，从电网中吸收多余的电力，并在需要时通过释放水来驱动涡轮机发电. 现在, 大型电池组形式的锂离子电池存储在家庭中变得越来越普遍, 社区, 在公用事业规模上.
什么是能量储存，它是如何517888九五至尊娱乐的?
简单地说，能量储存就是在某一时刻捕捉能量以供以后使用的能力. 存储设备可以以多种形式节约能源.g.(化学、动能或热能)并将它们转换回有用的能量形式，如电能.
尽管目前几乎所有的储能能力都是以抽水蓄能的形式存在，而且电池系统的部署也在迅速加速, 目前正在使用许多存储技术.
抽水蓄能
抽水蓄能将落水的动能转化为电能, 这些设施位于电网的输电线沿线, 在那里，他们可以储存多余的电力，并迅速响应电网的需求(在10分钟内). 该系统由两个不同海拔的水库组成, 当供过于求时，它们通过向上游水库抽水来储存能量. 当需求超过供给时, 水通过下坡的涡轮机被释放到较低的水库中发电.
虽然 新项目很少 是否处于计划阶段, 大多数抽水蓄能系统建于20世纪70年代，是为了配合新一批核电站而建造的. 因为核电站的设计初衷并不是上升或下降, 他们的世代在一天中的任何时候都是不变的. 当夜间用电需求较低时, 抽水蓄能设施储存多余的电力，以备用电高峰时使用. 事实证明，这些抽水蓄能电站在快速适应需求或供应的微小变化方面很有价值.
电池
电池通过电化学过程储存电能——将电能转化为化学能，并在需要时再转化为电能. 类型包括钠硫电池、金属空气电池、锂离子电池和铅酸电池. 锂离子电池(就像手机和笔记本电脑中的电池一样)是增长最快的能源存储技术之一，因为它们的特性 高能量密度、大功率、高效率. 目前, 锂离子电池的公用事业规模应用只能提供短时间的电力, 约4小时. 根据住宅的型号、大小、容量和需求，住宅存储可以持续更长时间.
电池可以安装在发电机上，也可以安装在输电线路上，或者安装在配电系统中. 它们也有各种各样的最终用途, 比如在商业建筑中, 住宅, 还有电动汽车. 锂离子电池技术的进步很大程度上是由于扩大 电动汽车 (EV)行业.
许多的 关键材料 稀有但对锂离子电池至关重要吗. 这些材料带来了国际环境正义问题，例如 钴. 这表明需要制定公平的劳工标准和强有力的环境标准来管理所有关键的材料提取过程, 以及电池制造供应链的透明度. 同样重要的是继续研究和发展，以确定替代材料或技术(例如, 锌空气电池)，这可能会使电池生产摆脱对关键材料开采的依赖, 特别是在没有环境和劳工标准或发生侵犯人权行为的地方.
蓄热器
聚光太阳能(CSP)是一种利用镜子或透镜收集太阳能，并利用聚光的太阳光加热流体以驱动涡轮机发电的系统. 这些热量既可以立即用来发电，也可以储存起来供以后使用, 哪个叫做储热. 热流体可以是水、熔盐或其他 熔化的材料 并在高温下储存在大罐中，直到需要时. 收集和集中太阳能有不同的设计. 在美国, 大多数CSP设施位于西南部的沙漠中, 包括世界上最大的一个, 399兆瓦 伊凡帕太阳能发电设施.
热储存也指抵消电力需求的系统, 而不是直接用来发电. 一种方法是用空调来 晚上把水冻起来 使用非高峰时段的电力. 在白天，当对冷却的需求很高, 冰融化，冷空气通过空调冷凝器盘管，以减少保持建筑物凉爽所需的电力. 这种系统在许多商业建筑中使用，包括在 亚利桑那大学 还有州政府大楼 北卡罗莱纳 国会大厦的校园.
压缩空气
压缩空气储能 (压缩空气蓄能) 是一个利用多余电力压缩空气然后储存的系统吗, 通常在地下洞穴中. 为了发电，压缩空气被释放出来，用来驱动涡轮机. 在典型的CAES设计中, 压缩空气用来驱动燃气轮机的压气机, 这样可以节省涡轮机运行所需能量的2/3. 这可以减少天然气的消耗，根据设计的不同，可以减少40%到60%的二氧化碳排放. 压缩空气蓄能系统 额定功率大，存储容量大，使用寿命长. 然而, 因为CAES工厂需要地下水库, 适合他们的地方有限.
目前世界上只有两个商用CAES工厂，分别位于德国和阿拉巴马州.
飞轮
飞轮储能系统 转换成电 转化为储存在旋转物体中的旋转动能. 飞轮被封闭在一个气缸中，并在真空中包含一个大转子以减少阻力. 电力驱动电机，使转子加速到非常高的速度(高达60000转)。. 释放储存的能量, 马达起发电机的作用, 将储存的动能转换回电能.
飞轮通常使用寿命长，几乎不需要维护. 该设备还具有高效率和快速响应时间. 因为它们几乎可以放在任何地方, 飞轮可以靠近消费者，可以储存电力供配电.
而单个飞轮装置的典型容量为千瓦数量级, 许多飞轮可以连接在一个“飞轮农场” 创建存储设施 大约是兆瓦. Beacon Power 目前在美国运营着两个最大的飞轮短期储能工厂, 一个在纽约，一个在宾夕法尼亚. 每个电厂的运行能力为20兆瓦，主要用于频率调节，以平衡电力供应和需求的变化.
氢
氢 当可再生电力被用来通过电解将水分解成氢和氧时，能作为一种清洁能源储存形式吗. 氢气可以大量储存在地下洞穴中, 或者在小体积的储罐中. 储存的氢稍后可以用于 最终用途的多样性从化工原料到海运. It can be turned back into electricity via fuel cells or in combustion turbines; while fuel cells only generate water as a byproduct, 氢的燃烧会产生有害健康的氮氧化物排放.
随着电池存储成本的持续下降, 随着更多存储技术选择的出现, 随着美国继续向更清洁的能源经济转型, 能源储存将发挥更大的作用.
能源储存的好处是什么?
灵活的清洁能源电网的好处
储能系统加速部署的一个原因是它增加了电网运行的灵活性, 提供多种服务, 并可用于不同的应用. 存储系统也可以位于输电网的多个部分, 配电网(将电力输送给消费者的地方), 生成器(例如, 与风能或太阳能共用), 在小规模系统的情况下, 在商业建筑或住宅层.
因为一些可再生能源技术——比如风能和太阳能——的输出是可变的, 存储技术在平滑这些来源的电力供应并确保发电供应与需求相匹配方面具有巨大的潜力. 如果在可再生能源发电过剩期间充电，并在需求增加时放电, 能源储存可以帮助最大限度地利用可再生能源，并确保减少浪费. 住宅电池储能可以帮助公用事业公司平衡电力客户需求和电力供应，从而更好地将更多变的风能和太阳能供应与电力需求结合起来.
更广泛地说, 存储可以提供 电:对电的变化或下降作出反应的电, 提供电力频率和电压调节, 并推迟或避免在输电和配电方面进行昂贵的投资，以减少拥堵. 储能也因其快速响应而受到重视——电池储能可以非常迅速地开始向电网放电, 在几分之一秒内, 而传统的热电厂需要几个小时才能重新启动. 这 快速反应 当需求出现意外增长时，确保电网稳定是否重要.
离电网越远，能量储存也就越重要. 远离输电网的农村社区的家庭比大城市地区的家庭更容易受到干扰. 岛屿和微电网具有较小的服务区域，这些服务区域与较大的电网断开(或可以断开). 因为他们可能无法依赖更大的电网, 这些社区可以利用能源储存来避免停电.
对社区的好处
储能系统的部署可以增加低收入社区和历史上因污染和617888九五至尊娱乐变化而负担过重的社区的能源供应，并为他们带来好处.
能源储存的一个关键好处是，它能够提供目前由化石燃料调峰电厂(或“调峰电厂”)提供的电网服务，这些调峰电厂仅在全年的有限时间内，在电力需求极高的时期运行, 比如在热浪中. 峰值电厂通常建在电力需求高的地区，比如城市中心——通常在低收入社区或有色人种社区或附近. 大多数调峰装置都是由天然气驱动的(尽管有些甚至是用煤驱动的), 石油, 和柴油燃料), 在这些负担过重的社区中增加空气污染，加剧本已很差的公共卫生影响. 能源储存可以取代现有的肮脏的峰值电厂, 而且它可以消除未来开发其他技术的需要. 电池存储是 已经便宜了 比燃气轮机更能提供这种服务, 这意味着在未来几年，现有峰值的替换将会加速.
与此相关, 存储可以通过平滑需求来帮助客户避免价格峰值(价格飙升). 类似于汽车共享服务在假期或其他需求旺盛的时候价格飙升, 在一些地方，当用电需求高的时候，电费会变得更贵, 比如在热浪期间，越来越多的人依赖空调. 能源储存可以减少高需求，节省的成本可以转嫁给客户.
社区复原力在农村和城市环境中都至关重要. 储能可以帮助满足人口密集城市的高峰能源需求, 减少电网的压力，并尽量减少电力成本的峰值. 能量储存可以帮助防止在极热或极冷的情况下停电，帮助保护人们的安全. 储能系统可以单独使用，也可以与社区太阳能或综合家庭或商业建筑屋顶太阳能项目一起使用，以创建社区级微电网或弹性中心. 通过提供本地备用电源, 例如，这些系统可以在自然灾害期间帮助社区, 满足洪水期间的能源需求, 森林大火, 极端天气事件, 所有这些都在变成 更频繁，更激烈 随着617888九五至尊娱乐变化.
通过使用可再生能源为存储设施充电, 我们可以减少温室气体的排放, 减少我们对肮脏的化石燃料工厂的依赖，这些工厂会造成污染，对社区健康造成负面影响, 甚至通过太阳能和储能系统来提高社区的恢复能力.
联邦对电力存储解决方案的支持
能源储存的未来
虽然抽水蓄能和铅酸电池等技术已经成熟, 而锂离子电池等其他电池也在迅速发展, 最前沿的研究和开发正在推动新存储技术的部署.
美国能源部(DOE)的高级研究计划局能源(ARPA-E)有一个 程序 致力于长期供电(10-100小时)的存储研究. 延长储能系统的放电时间可以实现持久的备用电源，甚至可以实现可再生能源的更大整合. 更持久的存储技术(季节性蓄能)可以通过节省其他时间多余的可再生能源，帮助抵消一年中部分时间的高峰电力需求, 但它们面临着需要克服的经济和效率挑战.
而锂离子电池的规模正在迅速扩大，成本也在下降, 它们还不能解决这类问题，因为它们的放电时间很短(通常在满负荷时只有4小时)。. ARPA-E基金 各类研究项目 在能量储存方面，除了长时间的储存, 旨在支持有前途的技术和改进，可以帮助扩展存储部署.
在政府和行业的支持下, 储能技术的研究和开发可以继续发展和扩大. 对储能的需求将持续存在，因为它在能源弹性方面发挥着独特的作用，并且能够帮助存储不断增长的清洁和可变可再生能源，从而在未来造福所有社区.
在未来几十年里，储能技术的广泛应用将大大有助于实现到本世纪中叶实现净零排放的617888九五至尊娱乐目标.
*假设典型燃煤电厂容量为600兆瓦.
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