电力供应面临多重挑战

随着全球越来越多的能源生产从化石燃料转向可再生能源，能源供应安全已成为世界各国日益关注的问题。

石油、天然气和煤炭虽然是有限资源，但可以以自然状态长期储存；而太阳能和风能发电则具有无限潜力，但由于其间歇性，需要长期储能解决方案（LDES）来维持电网供需平衡。

根据国际能源署（IEA）的数据，到2030年，全球电力中可再生能源的占比预计将从2024年的32%上升至43%，而波动性可再生能源的占比也将几乎翻倍，达到28%。

无论能源来源如何，电力输送至用户都依赖于电缆线路进行输配电。国际能源署指出，电网拥堵是许多地区“关键瓶颈”，“阻碍了新增发电、储能和用电设施的部署”。该组织还强调，为满足日益增长的电力需求，到2030年电网的年度投资需提高50%，并把“越来越依赖天气变化的发电来源组合”的储能作为优先事项。

关于能源储存，目前主要采用两种技术：抽水蓄能和电池储能系统。

抽水蓄能利用在电价较低时将水抽到高处，待电价上涨时再释放水驱动涡轮机发电。它是目前唯一能够存储吉瓦（GW）甚至太瓦（TW）时数的储能技术。然而，传统的抽水蓄能仅适用于山地地形或大型水库地区。在其他地区，锂离子电池是更优的储能方式。 但传统锂离子电池存在容量有限（通常为4至6小时）以及因频繁充放电循环导致寿命短的问题。

此外，锂离子电池还依赖关键矿产资源，并面临热失控的风险。因此，新型或改进型液流电池的研发正迅速推进，但其在成本、效率和可扩展性方面均存在权衡取舍。目前，多种其他类型的可充电电池技术也处于不同研发阶段，例如：

• 流动电池，它使用两种不同的化学溶液（电解质）来储存能量。

• 压缩空气储能（CAES）利用富余或非高峰时段的电力将周围空气压缩并储存在地下高压环境中。

• 热能储存技术，例如采用闭式熔盐和蒸汽系统，以及集中式太阳能发电（CSP）系统，通过各种聚焦镜在白天收集并储存多余的热能。

• 通过电解将可再生能源转化为氢气，实现长期储存。

在国际电工委员会（IEC）内部，各技术标准的制定工作正在进行中。然而，储能领域的创新步伐十分迅速，因此必须确保标准化过程不会过于局限于当前的技术，以免成为未来技术发展的障碍。

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