储能的内涵储能即储存能源，这个能源可以是热能、电磁能、机械能、化学能等，人类已找到了可储存这些能量的材料。储热能比如用熔融盐，储电磁能比如用电容器或超导体，储机械能比如用飞轮或抽水蓄能电站，储化学能比如常见的各种电池。储存光能、核能也是储能的一种，但人类还没有找到可人工储存这两种能量形式的材料。能量密度这个指标是一把双刃剑，指单位体积或质量的物体所能储存的能量。能量密度太低，表示这种储能材料不经济——要很大或很重的物体才能储存够多的能量;能量密度太高，表示这种储能材料不安全——在有限空间或质量的物体内储存巨大能量，这个物体就是炸弹，比如小巧的核弹头内储存着大量的核能，释放能量时产生巨大破坏力。
储能的动力围绕这个指标，人类一直在寻求平衡，希望能够找到一种安全且能量密度高的储能材料。很幸运，人类很早就发现了适合的储能材料——煤炭、石油、天然气。这是地球给人类的馈赠，经过了数亿年的光合作用和地质运动，地球将能量密度低的太阳能，储存到了这些能量密度高且利用相对安全的化石能源中。人类也因此进入了现代文明。不过地球母亲的馈赠毕竟是有限的，人类使用化石能源的速度远远超过地球能承受的限度，人类只好再另觅能源。太阳能，以及由太阳能所产生的风能、海洋能(潮汐能不是来源于太阳能)、生物质能，步入人们的视野。只不过人类没有足够的智慧和足够的时间，让这些能源也变成化石能源一样的高密度能源，大部分是通过发电，直接并迅速地利用了这些能源。但这些能源最大的问题是时有时无的间歇性和时大时小的波动性，并且还很难预测，这使得一直想认识世界改造世界的人类非常懊恼，于是在用能需求不变的前提下，只有两种办法，一种是把一个地方多余的能量运到另一个需要能量的地方去，另一种是把多余的能量储存起来，等需要的时候再用。
两种方式的比较1、经济方面。现在基本可以确定，人类利用这些可再生能源(定义见“能源政乾方”第1期，或回复“分类”)的方式主要是发电。而把1度电送去别处的成本约1至5角钱(依靠电网)，把1度电储存起来在释放出来的成本超过1元钱，有些储能方式成本远超1元钱(见文章最后的表格)，则该建设电网还是建设储能设施已十分明了。当然，这里有个问题在于一个地方富裕电力，而是否另一个地方是否正好缺电，如果不缺电则无法送出。这里我们一般认为，地球上没有完全相同的两个地方，如果另一个地方不缺电，那就把电网扩大，总能找到缺电的地方。(未来我们将推出一期“储能成本”专题，这里简要以锂电池为例说明储能成本：目前1kWh的锂电池成本超过2000元，而循环寿命约2000次，在不考虑放电深度和容量衰减的条件下，充放1kWh电能的成本是1元钱)
2、资源环境方面。输电所用的材料基本上是铜铝钢，也有一部分陶瓷和半导体材料，都比较好获得，资源量也丰富。而储能所需原材料多种多样：化学储能要各种各样的金属和非金属材料，有些还有污染;电磁储能要超导材料或者电容器中的电介质材料;热储能要各种高温化学热工质;机械储能对原材料要求不高，但也有特殊要求，比如抽水蓄能要选址上下都有水库的山，压缩空气储能需要一个大洞，飞轮储能需要磁悬浮材料等等。对比来看，储能真是条很艰辛的路。占地资源方面各有千秋，目前储能设施的能量密度低，占地范围大，而输电线路需要占用输电走廊，在环境地质条件恶劣的地区建设难度大。
3、管理学方面。一个企业能够调动的资源越多越好，资金周转越快越好，库存越少越好。利用可再生能源也一样，当然是一个地区能获得可再生能源的来源越多越好，地区间能源流动的越顺畅越好，储存的越少越好。一个简单的结论是：如果能源可以直接被用掉，为什么还要储存起来再用掉呢。当然现实中确实需要考虑联网成本，就如同企业需要考虑交易成本一样，但并不能否定联网是努力的方向。不过库存也并非没有必要，比如市场价格高企时，释放库存，获利更多，就如同储能在电价高时放电一样。但为什么市场价格高的原因我们可以再深究，无外乎供应端产能不够或市场流通渠道不畅，对应于电力系统就是发电功率不足或存在线路阻塞。在发电功率不足这方面，我们大可不必担心，世界各国的可用容量基本都大于最高用电负荷，如果可再生能源大发展后，可用容量会更大(这里不考虑电网输电限制)。在线路阻塞这方面，刚才已经分析过经济性，剩下的就是公众是否接受输电线路建设以及建设难度的问题了(大电网的调度难度是另一个问题)。对于一个用电地区，长期的线路阻塞的情况是不可能存在的，只可能在尖峰负荷时缺电，这里也是储能的一个应用领域，即偏重应用其功率特性，后文将会提到。
综上可知，在电力系统大规模的储能是不经济的，为了利用可再生能源，我们应该推广更大范围的电网互联，除非建设和运维电网的成本极高，比如在条件恶劣地区。
储能的未来当然这并不是说我们不要储能了，小编的意思只是不发展大规模储能。因为储能可以更好的应用在两个方面：
一是不规律移动的用能系统，最典型的是电动汽车。规律的移动用能系统，比如火车，我们是可以做电气化改造的，沿线敷设输电线路的成本还可以接受，并且施工难度不大。而要给电动汽车建设实时的充电网络成本太高了，除非无线定向充电技术十分发达(无线充电技术未来小编还要介绍，展望其前景和应用范围)。油箱本身就是个储能设备，储存汽油的能量，一个可以移动的电池当然可以替代一个移动的油箱，所以储能技术可应用于电动汽车领域。
二是需要快速储能或用能的领域，最典型的是电力系统调峰。目前有些用户安装了储能设施，并利用峰谷电价差盈利，这种模式在未来可能会被电力市场和互联网技术颠覆。当峰谷电价差别很大时，如果通过电力市场和互联网技术，这个电价信号可以传递到发电侧，发电机必然会选择在电价低的时候少发电、电价高的时候多发电，峰谷电价差会降低，储能的盈利性最终会消失。所以储能的容量特性在未来的电力市场中毫无前景，但功率特性对电力系统是有价值的。当发电机无法对电价信号做出快速的功率调整，或者电网出现阻塞时(发电机调节和电网阻塞是很有意思的物理议题，以后会论述)，储能设备可以发挥自身充放电速度快的优势，帮助电力系统调节功率平衡，并在辅助服务市场中盈利。例如现在的抽水蓄能电站，就是用来快速调节功率平衡的。
结语当然，或许有一天，储能的成本下降到比电网互联还要低，并且原材料可以大量获得不受资源约束，那么本文的前提都将被推翻，届时储能将会大规模的应用，我们将削弱甚至取消能源输送体系。那时才是一场真正的能源革命!
原标题：未来是储能的世界吗？
