储能选项：丰富的替代方案和棘手的权衡取舍

工程师知道从各种来源获取能量很重要，但在许多系统设计中，确定如何存储以备后用同样重要。即使由于使用能量收集、太阳能或风力发电，能源被认为是“免费的”(当然，没有这样的东西)，但几乎总是存在两个相关的问题：储存未使用的多余能量，以及传输那种能量。虽然这一代得到了公众的大部分关注，但三合会中的其他两个因素同样重要。当您无法储存任何未使用的能源以供闲置期间使用时，可再生“绿色”能源的技术现实和经济状况将发生巨大变化。

当你扩大到越来越大的数量时，能量存储被证明是一个特别困难的问题，而且通常比传输问题要困难得多。《华尔街日报》最近发表的三篇几乎同时发表的文章 探讨了一些问题以及一些相关成本(我们不能忽视这些!)。文章“超越电池：获取和储存能量的其他方式”、“家用电池尚不经济”和“打造更好的储能电池的竞赛”提供了多种观点和见解，以及还研究了当前和近期的商业现实。

存储的主要选择是电池(通常基于锂)、抽水蓄能、飞轮和压缩空气。电池受到了很多关注，特别是由于特斯拉的 Powerwall 系统等产品用于住宅备用。在大多数“工程”方面，甚至暂时将成本放在一边(这在现实世界中是无法做到的)，每个选项在前期工作量、容量、维护问题和长期吸引力方面都有一些微妙的权衡. 例如，电池的使用寿命可能只有 5 年或 10 年，而这个数字可能取决于使用周期。

一个小提示：正如我们经常看到的那样，作者偶尔会将能量 (kWh) 与功率 (kW) 混淆。部分原因是简单的术语草率——更了解这一点的工程师也会对此感到内疚——但其中一些是技术上的误解。当然，能量和功率密切相关：能量是功率的时间积分，功率是使用能量的速率。实际上，您通常会随时随地收集能量，并将其用作支持负载的动力。尽管如此，当主题是能量和力量时，最好在每个点使用正确的词，这样分析才能保持清晰，不会模糊。

阅读这些文章和有关这些主题的其他文章，您会强烈地感觉到，虽然存储肯定不是一个棘手的问题，但在满足相互冲突的目标时却很难解决。当您扩大到数十、数百甚至数千千瓦时的范围时，设计的各个方面(选址、安装和长期支持)都会变得更加困难。任何问题或错误往往都是大规模的，没有简单的解决办法;这通常不是对软件算法进行一些微调或查找和修复一些软件错误来解决问题的情况，因为“大东西”是项目固有的。

如果您的项目有任何更大规模的能源生产和存储方面，那么您可能会在后者上花费与前者一样多的时间和精力，即使魅力和炒作是在发电方面(这些天似乎获得最大的关注)。作为生成和存储的基础的基本物理定律说，这两个方面都很重要，你决定如何将两者作为一对来实现必须既适合每个单独的方面，又适合搭配在一起。但是，优化采购的最佳方式通常与配对组合的最佳方式存在一些冲突，这使得在技术和经济方面做出一些困难的决定。也许这就是为什么许多用心良苦、精心设计的项目一直在挣扎甚至失败的原因。

您是否有过大规模储能的项目级经验，无论是商业用途还是个人用途?你学到了什么?有哪些意想不到的问题?