在锂离子电池为主导的储能市场中 还有那些储能技术正在渗透进来？

自从上世纪90年代末以来，美国电力行业在减少温室气体排放方面面临越来越大的的压力。由于各州政府提供的激励措施、美国联邦税收优惠政策，以及成本不断下降，在可再生能源发电迅速增长之后，人们更加关注储能系统的应用，以确保风力发电和太阳能发电稳定可靠地为负荷服务，并提供电力辅助服务。

在这一领域，锂离子电池储能系统目前占据主导地位。但是一些分析家认为，锂离子电池储能系统还不足以完全支持接入电网的可再生能源发电设施，而且其他储能技术也在增加部署，其中包括重力储能系统、氢储能以及液流电池等。

大容量储能技术

自从1890年以来，抽水蓄能已成为大容量储能的主要选择，而到2017年底，美国总共部署了装机容量约为22GW抽水蓄能设施。美国国家可再生能源实验室分布式能源系统和储能分析小组经理Nate Blair表示，压缩空气储能系统（CAES）是大容量储能系统的另一个主要选择。

但是，这两种储能系统都是资本密集型的资产，并且受到地理位置的限制。为了满足日益增长的可靠、广泛和廉价的小规模储能需求，电池储能系统已经成为能源开发商的默认选择。

如今，锂离子电池储能系统已经成为市场主流，但今年4月，亚利桑那州公共事业厂商APS公司的一个装机容量为2MW锂离子电池储能设施起火并发生爆炸，凸显了电池储能系统具有火灾隐患问题。而电池储能系统的未来发展可以从APS公司去年2月发布的计划中看到一些端倪，到2025年，该公司计划增加部署装机容量为850MW的储能系统。

但一些能源开发商正在寻求采用替代储能系统。

替代储能技术能否取得进展？

在储能市场中，除了电池储能系统之外，还有其他的储能技术，其中包括热储能和重力储能等技术。

2018年11月，总部位于瑞士的Energy Vault公司推出了其电网规模的重力储能系统，成为了储能市场的最新进入者之一。该公司的重力储能系统采用起重机吊装混凝土砖块进行储能。其储能原理与抽水蓄能设施类似。

通常，Energy Vault公司的储能系统采用附近的太阳能发电场或其他可再生能源的电力。该公司首席执行官兼联合创始人Robert Piconi表示，该储能系统可以在几毫秒内响应电网运营商的电力需求。与抽水蓄能设施一样，其重力储能系统可提供长时储能。

该公司在发布的新闻稿表示，该储能系统使可再生能源能够以低于化石燃料成本提供基本负荷电力。

Piconi表示，“自从我们在2018年11月推出这种储能系统以来，客户对我们的市场反应非常积极。投资商Cemex Ventures公司和软银远景基金也为此提供资金支持。我们最近获得软银愿景基金的1.1亿美元B轮投资，该投资于2019年7月结束。”

更多基于重力的储能系统

储能初创厂商北美先进铁路储能（ARES）公司旨在提供所谓的铁路储能。该公司正在开发名为Trainline和Ridgeline两种重力储能系统。

ARES公司在内华达州Nye县开发一个装机容量为50MW的 Trainline储能系统，采用运行在5.5英里长、平均坡度为7％铁路轨道上的六列电力机车。每列由两辆机车和7个总重达1550吨的车厢组成，列车运行时，利用第三条轨道从电网中获取电力，驱动电动机向高处运行。而在返回时，再生制动系统产生电力，电动机成为发电机，通过第三条轨道将电力传输给电网。

ARES公司首席开发官Russ Weed说：“Trainline储能系统本身的响应时间为10～15秒，其速度不如电池储能系统快，但是Trainline储能系统可以与超级电容器或电池配套使用，因此响应时间可以达到4秒或更短。”

他补充说，“Trainline储能系统在加利福尼亚进行了试点，因此内华达州的开发就是一个示范。到2020年底，我们的目标是完成建设。该计划是让Trainline储能系统最终由可再生能源提供动力。”

研究人员正在研究其他重力储能技术。根据最近发表在学术期刊《能源》杂志上的一项研究，使用山地也是一种可行的储能方法，比锂离子电池储能系统的储能时间更长，可以更大规模地储存能源，并证明对微电网、岛屿和电力成本高的地区具有经济吸引力。

氢气作为储能替代品

三菱日立电力系统公司（MHPS）和合作伙伴Magnum Development公司在去年5月宣布，计划开发世界上规模最大的可再生能源储能系统。其先进清洁储能（ACES）项目将使用可再生的氢气开发装机容量为1,000MW的完全采用清洁能源的储能系统。

ACES项目将在电网规模上部署四种类型的清洁能源：可再生氢气、压缩空气储能（CAES）、大型液流电池、固体氧化物燃料电池。三菱日立电力系统公司总裁兼首席执行官Paul Browning在一份声明中说：“我们开发的储能技术的储能时间更长。”

该项目将在犹他州中部部署，Magnum Development公司目前拥有五个用于存储氢气的盐穴，并正在开发先进清洁储能（ACES）和可再生氢气技术。

三菱日立电力系统公司（MHPS）公司高级总监Mike McManu表示，对于先进清洁储能（ACES），将利用可再生资源生产氢气。

他补充说，“氢气是长期储存能量的极佳介质，因为它不会随时间推移而降解，就像电池一样。例如，我们可以通过太阳能将水进行电解来分离出氧气和氢气，然后将纯净的氢气以一定压力储存在洞穴中，然后在需要时可以利用氢气通过燃气轮机或燃料电池中提供电力。我们还可以将氢气与天然气混合，以减少天然气发电的碳足迹。因此，储存在盐穴中的氢气是一种储能替代物。它用于在燃料电池中产生无碳电能，并降低碳排放。”

McManus表示，液流电池将存储来自太阳能和风能的可再生能源，并在需要时将电能释放回电网，通常可以储能6到12个小时，其储能时间比锂离子电池储能系统更长。

McManus说：“我们开发的储能解决方案具有显著的经济优势。我们可以在一个洞穴中存储相当于容量100GMWh的氢气，然后构建70多个这样的盐穴，从而创造非常可观的存储容量，可以用作可调度的电力。”