电网侧储能技术选型：抽蓄VS锂电池VS液流电池
未来几十年，随着电气化和电网脱碳化的推进，电能的存储成为了这场革命的关键。然而，储能并不是这场革命的先决条件，否则，以中国为例，他们就不会发展如此多的风电、光伏和水电。
截至2019年，电网储能容量比大多数人意识到的要多得多，有超过170GW的装机容量，到现在又新增4~5GW。这其中的绝大部分都是抽水蓄能，主要是为了给核电站和燃煤电厂在夜间提供负荷，而正在开发的绝大部分储能也是抽水蓄能。抽蓄建造的历史已经很久远了，第一座抽蓄电站在一个多世纪前就投入使用了。
根据作者过去几年的研究、出版物、工作成果以及与世界各地的专家的交流，作者预计有三种储能技术将成为电网侧储能的主要提供者。作者提供的评估因素有如下几点：
储能时长：该种储能方式能够在没有显著损耗的情况下存储能量多长时间，并且应当保持经济性。
能量与功率灵活性：例如，锂离子电池储能很难将能量和功率解耦、实现能量和功率独立设计。
每MWh成本：在合理假设下，储能解决方案的全生命周期应当至少实现成本回收。
寿命与维护：在正常维护下，该种储能方式能够达到多长的生命周期。
循环次数：在需要大规模改造或更换之前，该种储能方式能够实现多少次充放电循环。
建设周期：该种储能方式的建设时间有多快。
规模兼容性：该种储能方式能否实现大规模（如GW级）或小规模（kW级）建设。
技术成熟度：技术越成熟，该种储能技术部署的可能性就越大。
环境风险：该种储能方式对环境的友好程度。
目前部署情况：该种储能方式目前是否实现了大规模普及和商业化。
地理兼容性：该种储能方式是否可以在多种地理条件下建设。
抽水蓄能在目前全球电网规模化储能中占据着主导地位，但它并不是一个完美的储能方式。
抽蓄的优势在于，它的其中一部分可以充当战略性储能，并且水资源很廉价，储能电价低于或接近于电网批发电价，在海拔较高处储存的水蒸发也较慢，保持大量储存的水作为事故备用也是相当容易的。抽水蓄能的生命周期也很长，水坝可以维持超过100年的寿命，水轮机也可以维持几十年的寿命，相关设备的更换也是相当容易的。
抽蓄的缺点在于地理位置的限制、小规模储能不适合、施工时间较长。作者的观点是，抽蓄将主要用于24小时以上到数月的储能，而不是单日内的储能。
如今，当人们想到电池和电网储能时，自然会想到锂离子电池，但锂离子电池在电网规模上有很大的局限性。最大的问题是，由于它们的特性，能量和功率是紧密耦合的。这极大地限制了其经济价值，使其不适合长时储能。目前，它们主要提供白天4小时储能，将太阳能转移到傍晚高峰时段，并用于辅助服务。它们完全适合这个用途，但不太可能用于超过8小时的储能。
锂离子电池的寿命相对有限。虽然电动汽车锂离子电池的循环寿命已经超出了许多人的预期，但在10年左右的时间里，它们仍将出现显著的退化。它们的寿命主要和与充放电循环次数有关，每天的使用意味着，在10年寿命之内，它们可能就需要完全替换。
人们对锂离子电池对环境影响的担忧正在减少，但它们仍然存在。锂电回收是一个正在增长的行业，与大多数电子设备中的微型电池相比，电动汽车和电网规模的锂电回收在经济上是值得的。目前对于锂原材料开采的担忧仍未消除，但这种担忧也在逐渐减少，并可能为油气开采地区和工人提供一个替代行业。
作者的预测是，锂离子电池将在早期部署时领先于液流电池，但随着液流电池技术的成熟，作为电网侧储能的选择，锂离子电池将逐渐减少。
液流电池很容易被想象为一个很大的化学容器，由很多单体电池作为储能单元，在单体电池的两个电极之间有很薄的隔膜，离子从其中穿过，实现不同能量的化学物质之间的转化，从而存储和释放电能。
这个方法有很多优点。首先，它将功率和能量分离。把储液罐变大，就会有更多的能量。在液罐之间设置更多的单体电池，就有更大的功率。第二，它几乎和锂离子电池一样容易部署。
液流电池每MWh的成本也正趋向于与锂离子电池相同级别。广泛的地理兼容性、可扩展性和短的建设周期、合理的成本、功率和能量的独立设计，以及利用特定活性物质进行长时储能的巨大潜力，这些都意味着该技术及其变体在未来与锂离子电池和抽水蓄能技术相比具有竞争力。抽水蓄能原理的简单和耐用性是很难被打败的，但是在很多地方氧化还原流电池将打败它。
总结
只有综合考虑这三种技术，我们才可能总览满足储能需求的全貌。锂离子电池的缺陷被抽水蓄能平衡，正如抽水蓄能的挑战被锂离子电池平衡一样，但是液流电池会填充所有的空隙，甚至带来更多的效用。
声明：本文仅代表作者观点，并不代表支持其描述。本文作者迈克尔•巴纳德是The Future is electric Strategy (TFIE)的首席策略师、Agora Energy Technologies的董事会观察员和策略师，以及distnc Technologies的联合创始人。他提出了未来40-80年的脱碳方案，协助高管、董事会和投资者。
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