储存风能和太阳能的巨型电池可以加速南非的能源转型
南非正处于能源转型的关键时刻：努力实现经济脱碳（摆脱煤炭），确保每个人都能获得可靠且负担得起的能源。可再生能源的储存对于这一转型非常重要。太阳能和风能并非随时可用。为了保持国家电网稳定，必须将可再生能源储存在某个地方并可靠地供应。该国已通过可再生能源独立电力生产商采购计划在将可再生能源整合到电网方面取得了长足进步。自 2010 年以来，该计划已吸引了 110 个私营独立电力项目，在可再生能源方面已投资 2772 亿兰特（146 亿美元）。
然而，能源存储技术方面的问题使得南非走向可持续能源的未来之路变得复杂。
作为一名电气工程师和研究员，我专注于能源转型以及撒哈拉以南非洲地区推广可再生能源的各种障碍。我最近的研究调查了储能系统在南非能源转型中的作用。
我查阅了南非所有现有的关于储能技术、政策和市场趋势的文献，以确定可再生能源储能的总体状况。我还想了解可再生能源储能如何将更多的可再生能源引入国家电网，并使电网更加可靠。
存在不同类型的能量存储。例如，锂离子电池可以存储不同大小的能量，从小（手机大小）到大（城镇大小），具体取决于电池的大小和用途。
抽水蓄能水电是另一种储能方式。在非高峰时段，将水从下坝抽到上坝，然后在需要时释放以发电。这类似于可充电电池，但利用的是水和重力。
其他选择是热能储存设备，它可以加热或冷却物质，以便以后使用能量。目前，关于绿色氢能用于储能的潜力的讨论仍在进行中。
我的研究发现，过去，抽水蓄能计划是南非扩大发电能力计划的重要组成部分。然而，人们对这种可再生能源储存形式的兴趣已经下降。这主要是因为业内担心未来可能没有足够的水来实现这些目标。
如今，大型可再生能源电池系统被视为未来储存可再生能源的最佳选择，南非国有电力公司 Eskom已开始建立电池储存系统。
碳排放
有几个因素使南非向低碳能源系统的转型变得复杂。
首先，由于煤炭储量丰富，采矿业在经济上具有重要意义，因此历史上一直依赖煤炭。这种依赖性在政治和经济上都造成了变革的阻力。
其次，缺乏对国家电网扩建的投资。国家电网需要升级，以便可再生能源能够接入电网。Eskom 的债务负担沉重。由于其大部分收入都用于偿还债务，因此可用于基础设施改善的资金有限。
政府的政策承诺短期或不一致是另一个问题。这些因素可能给清洁能源投资的未来带来不确定性，使企业难以进行长期规划。
然而，必须做好规划。风能和太阳能等可再生能源具有间歇性，其产出会根据天气条件和一天中的时间而波动。为了解决这个问题，英国、德国和美国等国家都建立了电网规模的存储系统：大型系统可以存储电力以供日后使用。这有助于平衡电网的供需。
电网规模存储包括电池和压缩空气储能等其他技术。南非面临着可再生能源间歇性的类似挑战，采用这些成熟的储能技术可以使其受益。
激励、技能、监管
能源储存技术，尤其是电池，可以降低温室气体排放。事实上，它们可以推动脱碳。
但成本高是个问题。政府和私营部门必须合作制定财政激励措施并支持能源储存解决方案的研发。
建立一支拥有本地专业知识、精通储能技术的熟练劳动力队伍也至关重要。
从技术上讲，电池储能系统可能能够为电网提供基本服务。但如果没有法规或指导方针明确规定储能系统可以提供这些服务，公用事业公司和市场运营商可能不愿意投资可再生能源储能系统。需要制定法规明确承认可再生能源储能电池是能源市场的重要组成部分，并为电网提供基本服务。
关于技术要求、市场参与和补偿机制的明确指导方针将使电池存储为更具弹性、更高效和更可持续的能源系统做出贡献。
政策、伙伴关系、公共和规划
首先，政府应实施明确的支持政策，激励对储能技术的投资。税收减免、补贴和研发补助是全球实施的有效政策。
其次，促进大学、研究机构和私营部门之间的合作可以推动创新并降低成本。通过合作可以找到适合南非独特能源需求的解决方案。
第三，公众对储能好处的认识和理解至关重要。教育活动和社区参与计划可以建立公众对清洁能源技术的支持。这将使清洁能源更容易获得广泛支持。
最后，将储能纳入国家能源规划至关重要。这意味着要确保储能解决方案成为国家生产和使用能源的关键部分，尤其是在未来的大型项目中。
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