我们理所当然地认为，在我们需要的时候，电力会准确地流向我们的灯泡、电脑和微波炉。这种可靠性归功于电网，这是一个庞大而复杂的机器，它不断调整以平衡来自发电厂、风力涡轮机和太阳能电池板的电力供应与客户的需求。
为了保持电网正常运行，必须在需求超过供应的时候储存电力。对于可再生能源来说尤其如此——当风不吹或太阳不照耀时，需求有时最大。目前，只有大约2%的发电量可以存储在电网中。随着更多的可再生能源投入使用，需要更多的存储，而且要尽快。加州甚至强制规定，到2020年，电网必须增加1325兆瓦**的储能。
寻找新的、更好的储电方法竞赛正在进行中。科学家和企业家已经在测试新技术和改进旧技术，以扩大容量并降低成本。
“将会有一场洗牌，看看哪些技术是真正成熟的，”位于阿贡国家实验室的联合能源存储研究中心执行董事杰夫·张伯伦说。“对技术人员来说，这将是一场血战。”
1. 压缩空气储能 (CAES)
工作原理：在能源需求低的时候，由电力或天然气驱动的电机压缩空气，并将其泵入地下洞穴、废弃矿井或其他大型密闭空间。之后空气被释放并加热。当它膨胀时，它驱动涡轮机发电。
优点：成熟。城市和采矿作业使用CAES已有数十年。它相对便宜，不涉及有毒材料。
缺点：需要一个洞穴或其他合适的空间。
2. 高速飞轮
工作原理：当需求低时，电力被送往一个电机，该电机加速一个在真空中旋转的圆柱体，以减少摩擦。当电力需求高时，由此产生的动能被转换回电力。
优点：对不断变化的能源需求反应几乎是瞬时的。
缺点：储存的能量只能持续大约15分钟，仅适用于短时爆发。
3. 抽水蓄能
工作原理：电力被用来将大量水从低位水库抽到高位水库。当需要能源时，水被释放，流经涡轮机，产生电力。目前电网中95%的储存能量是抽水蓄能。
优点：可以储存大量能量——直径一公里、深25米的水库可储存10,000兆瓦时。储能设施可持续半个世纪或更长时间。
缺点：需要深水库的空间和注水。尽管水量很大，但储能容量较低。
4. 车网互动 (Vehicle-to-Grid)
工作原理：电动汽车可以兼作插入电网的电池，在夜间电力需求低时储存电力。然后它们可以在高峰时段将电力送回电网。聚合商将电力汇集到一个大型电源中。
优点：只要有停车位和插头就可以使用。根据电力公司的净计量政策，车主可以因输送回电网的能量而获得补偿。
缺点：额外的充电和放电会缩短电池寿命。为电网供电可能会耗尽电池，需要在驾驶前重新充电。
5. 铁路储能
工作原理：当电力需求低时，装载岩石或泥土的电动火车沿斜坡行驶。当需要电力时，火车车厢滑下山坡，再生制动系统在它们行驶时发电。斜坡越长越好。
优点：可以快速释放大量电力。技术成熟，内华达州正在规划一个连接加州电网的50兆瓦铁路储能系统。
缺点：需要大量空间和山坡，并且只适用于某些偏远地区。
杰伊·史密斯
6. 固态电化学电池
工作原理：电池通过在负极（阳极）和正极（阴极）之间通过化学化合物发送离子来储存和释放能量。
优点：成熟。固态电池已经存在200多年，但锂离子和其他电池的材料和化学方面的进步使它们效率更高、更有效。它们可以在任何地方使用。
缺点：昂贵，储存的能量相对较少。安全风险，包括火灾。
杰伊·史密斯
7. 液流电池
工作原理：液流电池的工作方式与典型的固态电池类似，但它们可以存储的能量呈指数级增长，因为发生电化学反应的腔室连接着容纳带电液体的大型储罐。一个储罐中的液体带正电，另一个储罐中的液体带负电。
优点：可以快速释放大量电力。
缺点：需要空间来储存大量的液体。存在泄漏污染的风险，有时不可靠。
杰伊·史密斯
8. 熔盐储能
工作原理：当需求低时，镜子将阳光反射到熔盐罐上，将其加热到近1000华氏度。当需求高时，盐的热量将水转化为蒸汽，驱动涡轮机发电。
优点：成熟。熔盐热储能应用于连接到电网的大型太阳能装置。
缺点：需要大量空间来放置储罐。
9. 热能储存
工作原理：当需求低时，电力被用来冷冻或冷却水，这些水储存在屋顶或建筑物内的水箱中。然后在高峰需求时段，冰或冷水被用来为大型办公室或工业建筑冷却空气，这意味着它们对电网的电力需求大大减少。
优点：简单的热能储存——将冰运入城市冷却建筑物——已经使用了几个世纪。热能是成本最低的储能类型之一。
缺点：冷却建筑物只在夏季有用。
[本文最初以“电力储备”的形式发表在印刷版上。]
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**附录：加州的储能强制规定
功率通常以兆瓦衡量，指能量使用率，而能量通常以兆瓦时衡量，指使用的量。（1兆瓦时是一个兆瓦的功率流动一小时。）因此，当加州公用事业委员会强制要求投资者拥有的公用事业公司采购1325兆瓦而不是兆瓦时的储能容量时，许多人认为官员们犯了一个错误。
但CPUC官员表示，他们之所以指定兆瓦，是为了让公用事业公司在实现指令和将储能用于各种目的方面拥有更大的灵活性。
“以兆瓦为单位的强制规定允许不同的技术实现目标，”CPUC发言人特里·普罗斯珀说。“如果强制规定以兆瓦时为单位，它会无意中限制可以采购的储能应用的类型。”
