目前正在波蘭舉行的新一輪聯合國氣候變化會議充分表明,人類目前尚未走上避免碳污染帶來最嚴重后果的正軌。而關于是否能夠以及如何以有效的方式顯著減少排放量的問題,仍然存在嚴重的分歧。
而美國的一項舉措可能是將碳污染曲線下降到零的關鍵。一項由美國推動的旨在加速推動長時儲能關鍵技術發展的國際倡議將會展現出其領導能力。
美國信息技術和創新基金會最近關于深度脫碳創新議程的報告,確定了需要進一步發展的六個關鍵領域。其中之一是長時儲能。如果風能和太陽能繼續保持快速增長,必然需要部署長時儲能系統。
可再生能源最大的特點之一是大自然提供的能量,但也是多變的。例如,風力和陽光通常并不充足,因為部署長時儲能系統將會非常有用,可以在此期間提供儲存的電能,并且可能需要持續數天甚至數周的時間。
能源專家在儲能方面也具有非凡的創造性。例如,可以將能量轉化為熱能儲存在熔鹽中;也可以采用化學方法將能量儲存在新型電池中;可以將能量儲存為氫氣并用作燃料;甚至可以將能量儲存在巨大的空氣罐中。
遺憾的是,這些方法中沒有一種方法成本更低或十分可靠,因此無法實現大規模儲能,而這是管理可變可再生能源滲透率非常高的電力系統所必需的。
為了應對美國高級研究計劃署提出的“基本負荷能源挑戰”,技術專家們需要進行大量的研究和開發(R&D),該計劃要求儲能系統每千瓦時(kWh)成本為5至30美元,并且運行8到100小時以上。液流電池廠商Cell Cube公司總裁在8月發表的一份聲明指出,“我們開發的8小時儲能系統,電力價格是達到每千瓦時200美元。”
通過協作推進發展
推進這一研發議程的一個關鍵途徑是通過國際合作。俗話說,“重新發明輪子毫無意義。”國際之間采取合作不僅可以避免重復研發,還可以通過具有不同觀點的科學家和工程師的探討和溝通來提供創造力。
但是國際研發合作活動很難組織,由于需要分享利益,一些國家在技術方面可能完全依靠其他國家。
美國通過制定一項關于長時儲能研發的國際倡議來解決這個棘手的問題。美國在儲能方面擁有很多知識和經驗,因為相關研究人員在儲能技術的某些領域處于前沿,例如壓縮空氣儲能。而美國是其他儲能領域的世界領導者,其中包括液流電池和液態金屬電池。
此外,鼓勵儲能的研發是美國兩黨達成共識的一個領域。美國國會提出了新的法案,并擴展了關鍵項目,例如美國能源部電力辦公室今年提出的電網儲能研發計劃,美國能源部的高級領導人以及環保主義者對這一領域的機遇進行了探討。
使命創新實例
美國幫助建立的使命創新(Mission Innovation)是2015年國際氣候相關研發合作的廣泛框架。從可持續生物燃料到建筑物供暖和制冷等八大創新挑戰構成了其主要支柱。盡管美國積極參與了一些研討會,但目前并沒有領導如何解決這些挑戰的措施。
這些創新挑戰使合作方能夠共享研發設施,并為技術開發制定路線圖以加速部署。長時儲能將成為這個清單的重要補充,特別是因為儲能研究可以在相對較小的范圍內進行,并且對其重要性達成共識。所有參與創新使命的成員國都把儲能技術作為最初計劃中更感興趣的技術。
除了應對關鍵的技術挑戰之外,發揮這種領導作用將發出一個重要的外交信號。美國傾向于采用各國之間的自愿、合作和雙贏協議。國際研發合作是此類協議的典型例子,因此,自第二次世界大戰以來,它一直是美國外交的主要內容。
使命創新是一個良好的合作框架,但其挑戰需要擴大以填補重大差距。長時儲能的一項新的創新挑戰是重建美國領導力的一種方式,美國雙方兩黨、政府和國會的領導者在此方面可以達成一致。