【中国科普博览】发的电用不完的，能储存起来吗？

今年夏天，四川各地持续高温，电力供需紧张形势进一步加剧。在大家的印象里，四川水资源丰富，拥有多座巨型水电站，水电装机容量和发电量，均居全国第一的水电大省，为何会在夏季出现电力缺口？

今年极为异常的高温干旱，是最主要的直接原因。严峻的高温干旱灾害性天气，让四川面临历史同期最高的极端高温、历史同期最少的降水量、历史同期最高的电力负荷三“最”叠加的局面。

Part.1 现代人的世界，离不开电

电能作为现代社会的运行基础，广泛应用于生产生活的各个领域。发电站将风能、水能、煤炭中贮存的化学能等类型的能量转换为电能，利用电网传输到千家万户，人们再按照自己需求将电能转换成别的能量。举个例子，远方的发电站生产出的电力传输到了你家里，你再用电来照明（电能转换成光能），做饭（电能转换成热能），洗衣服（电能转换成机械能）。

目前的发电模式有一个很重要的特点：消耗多少就生产多少。发电厂的发电功率是根据电网另一端的用电功率实时调整的，到晚上大家要开灯了，发电机的发电功率会根据电网的参数实时调整，发电功率和用电功率处在一个动态的平衡当中。

四川省内的电站，采用水利发电的装机量是总发电装机量的百分之八十二，而径流式水电站（河里流过多少水就发多少电，没有存水的水库）又占到水电总装机的百分之六十。水利发电站的发电功率受制于河流水量的大小。

丰水期水流较大，水电站如果将流过的水全部用于发电，电量消耗不完，因此出现了能量多余，只能将一部分水直接放走。而在枯水期，水流太小，将所有流过的水用于发电也无法满足电力需求，导致能量缺乏。

径流式水电站在实际运行时，不可避免地会遇到以上两种情况，导致发电能力有时候被浪费了，有时候又不能满足用电需求。

输电线路，效率高但规划建造需要时间。我国的电能输送技术目前可以说是蓝星最强（国家电网：低调，低调），在电网的设计初期，会考虑到各地的用电量需和发电站的发电功率，规划合适的布局，尽可能最大化的利用发电站的发电能力，减少能源的浪费。然而，要是遇到几十年一遇的极端情况的话，设计的电网也会有没能力招架的时候。

Part.2 电网系统的后盾——储能技术

当电网没能力招架了怎么办？这时候就需要储能设施出场救急了。储能设施是干什么的呢？打个比方，它相当于一个小金库，把平时多出来的电能存到储能设施里，有需要的时候再取出来用。这样才是能量利用率最高的解决办法。储能系统种类繁多，各有特色，主要有抽水蓄能、飞轮储能、压缩空气储能、电化学储能、超级电容器储能。

目前世界上装机容量最多的电网储能设施是抽水蓄能电站，在用电低谷时，抽水蓄能电站利用网的多余发电量，将水从低处的水库抽取到高处的水库储存起来；到用电高峰期时，再利用抽到高处水库中的水进行发电。这样一来，平时多余的电能让抽水蓄能电站储存起来，在发电站无法满足用电需求时，再由抽水蓄能电站发电，分担发电站的压力。

风力发电和太阳能发电的发电功率波动很大，而且很迅速。风刮一会儿停一会儿，或是云朵把太阳遮了一会儿，两者的发电功率跟过山车似地波澜起伏。这也是现在的风力发电和光伏发电能量利用率不高的重要原因，波动太快导致电网无法承受。（电网：我的小心脏受不了这种波澜）。有效提高这些电能利用率的办法，也是建造储能设施。在发电功率冗余的时候把电能存起来，然后发电功率不足时辅助放电，把发电功率给“熨平”，这样电网才能承受。

抽水电站能胜任这个工作吗？不行，对于光电和风电来说，抽水蓄能电站的反应速度总是“慢半拍”，没办法满足要求。抽水蓄能电站储备能量通常需要几天的时间，而且建设抽水蓄能电站对环境的要求也比较高。因此目前的抽水蓄能电站几乎都用于在电力系统处于较大载荷时分担发电压力。

化学电池目前最有希望满足上述要求，化学电池的充放电切换迅速，反应极快。生活中最常见的储能设备就是化学电池了。手机、平板、电动汽车的储能设备都是化学电池。不过电池的性能虽好，大规模使用还是会面临成本问题。以平时使用的手机充电宝为例，在不考虑损耗的理想情况下，需要7.5个容量一万毫安时的充电宝才能存下一度电。这还是使用了能量密度很高（当然，价格也很感人）的锂离子电池的情况下。

Part.3 电池技术的发展——没有摩尔定律可言

摩尔定律是英特尔创始人之一戈登·摩尔的经验之谈，其核心内容为：集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月到24个月便会增加一倍。换言之，处理器的性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。

在电池行业，这句话可以这么说：大约每两年电池能量密度翻一番，或是同等的能量密度下价格降低一半，当然，这在电池行业简直是天方夜谭。锂离子电池产业发展二十多年来，一直集中在通信、消费电子以及电动汽车行业，在应用规模更大的储能电池行业，由于锂电池的成本高、且难以应对穿刺、冲撞以及高低温等特殊环境，大规模储能电池的应用始终停留在实验阶段。电池技术的发展，还有很长的路要走。

目前，国内外储能技术的主要研究方向都是电化学储能，一些新技术在实验室阶段也取得了可喜的进展。不过，新技术从实验室走向实用阶段，还有很远的路要走。当储能技术和输电技术发展到一个全新的水平时，我们有望摆脱对化石能源的重度依赖。每一次能源行业的重大进展，都将人类带到了一个全新的发展阶段，未来会是如何，技术的进步会给我们这些普通人的生活带来什么样的变化呢？让我们拭目以待。#中科院中国科普博览#

【疫情嚴峻時“解封”，島內輿論質問：民進黨當局真做好準備了嗎？[思考]】
10月13日台灣將迎來新冠肺炎疫情暴發以來最大力度的邊境解封。只是島內本土疫情仍處於高原期，死亡人數居高不下，島內輿論紛紛在質問，民進黨當局真的做好準備了嗎？
台防疫指揮中心12日宣佈，因應邊境“0+7”入境管理新措施，自13日起調整自主防疫期間相關醫療防疫措施，同時將全球旅遊疫情建議等級調降至第二級“警示（Alert）”。指揮中心稱，目前全球新冠肺炎疫情持平，各地因檢測量縮減導致病例數可能被低估，傳播力較強的BA.5變異株仍是全球主流病毒株，且持續出現新變異，預期全球疫情仍持續。但依據現有研究，接種加強針疫苗對BA.5變異株仍具保護力，且是預防住院、重症及死亡的有效方式，因此全面調降旅遊疫情建議等級至第二級。指揮中心發言人莊人祥建議，台灣民眾出境旅遊或處理公務時，應事先完整接種疫苗，到當地應落實手部衛生、咳嗽禮節、佩戴口罩，避免出入人多場所，以維護個人健康。
據聯合新聞網12日報道，13日島內同步實施入境“0+7”規定，取消居家檢疫，改為7天自主防疫，屆時將恢復常態入境通關，無症狀入境旅客將可搭乘大眾運輸工具。13日凌晨，台防疫指揮中心指揮官王必勝到桃園國際機場瞭解通關防疫狀況，觀光局為來自曼谷的台灣虎航IT506航班旅客舉行來台首發團迎賓活動，蔡英文也預計在13日下午到桃園機場視察。台“交通部觀光局”統計顯示，13日邊境解封第一天共有20團、244名國際旅客來台，包括來自日本、韓國、新加坡、馬來西亞、泰國和越南的團體旅客。根據桃園機場航班運量預報表，13日將入境1.2萬人次、出境6238人次、轉機5586人次、客機270架次。
然而，島內疫情仍相當嚴峻。12日，島內新增52405例確診病例，包括52338例本土病例及67例境外輸入，確診病例中新增37例死亡。台北市聯醫中興院區內科醫師姜冠宇稱，13日入境“0+7”實施後，是風險真正轉嫁給個人的時代，個人的“功課”一定要做好。因為境外旅遊和商務住宿會混在同一間旅館，交叉感染概率增加；以英國為例，邊境解封後，住院率暴增33%，有專家認為是門窗緊閉，再加上歐洲恢復自由行導致的結果。他說，因為不斷有新的變異株出現，很可能在這波疫情結束後，就不小心無縫接軌迎來新一波疫情，“我們沒有太多喘息時間”。
台灣大學公共衛生學者詹長權稱，短短不到半年的時間台灣就有三成人口感染新冠病毒，超過1萬人死亡，而且以“長新冠”發生率19%去推估，台灣潛在的“長新冠”病患可能高達150萬人以上。確診總人數已升至全球第19，都因島內現有防疫指揮系統和防疫措施無法達成“與病毒共存”的目標。“健康署”前負責人邱淑媞也認為新冠死亡非常可能衝進今年台灣民眾的主要死因，心臟病平均一天死亡58人，現在新冠死亡每天新增50多甚至70多人，是很可怕的。但當局卻不告訴民眾真相，總是以對自己有利的方式去進行國際比較，一直告訴社會大眾“政府做得很好、疫情一點也不嚴重”，而掩蓋真相的結果就是導致更多人死傷。邱淑媞批評稱，島內疫情燒得正旺，防疫不力的指揮官卻下海參選，到處拼人氣、製造群聚，民眾口罩也戴不好了，“疫情的威脅不是邊境，是選舉效應”。
“解封，準備好了？”台灣《中國時報》以此為題評論稱，台灣邊境解封以及疫苗採購等政策，很難不被聯想是為了給參選台北市長的前防疫指揮官陳時中護航。台灣過去一周確診數在世界名列前茅，等同戳破科學防疫假象，“指揮中心有無存在價值請拿出具體作為和成績，不能說說而已”。
《聯合報》12日稱，今年台灣有約690萬感染、死亡10766人，此波BA.5疫情發展又超乎指揮中心預期，原以為十月初就能脫離高原期，但迄今仍處於單日確診數四五萬的高峰。不少民眾擔心疫情持續嚴峻，如何在解封及防疫間取得平衡點將是最重要的生活課題。許多確診民眾擔心隔離七天影響工作、生活而隱匿不報成為黑數，在小區傳播病毒，指揮中心對此卻是雙手一攤，無可奈何。在抗病毒藥物上，韓國早在5月中旬就擴大使用範圍，12歲以上即可使用，但台灣迄今仍以年齡、慢性病等條件嚴格限制用藥資格，連安全性高、副作用較低的“清冠一號”也是如此，民眾染疫後只能自求多福。
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病毒叠加，美医疗系统难顶重压：急诊室挤满病童，医护人员严重短缺----- “医院快无法正常运转了”：NBC报道称，随着气温下降，人们更多地聚集在室内，这将引起新冠病例的激增。当前，美国每日新增新冠肺炎确诊病例超一万例。根据美国知名综合医疗机构梅奥诊所的预测，未来几周，美国每日新冠确诊病例将增加10%以上。与此同时，美国CDC称，美国部分地区的流感病例正在增多，儿科医生接诊了越来越多感染呼吸道合胞病毒（RSV）和肠道病毒的儿童。美国NPR11日报道称，美国各地急诊室里挤满生病的孩子，一些儿科医院无奈地表示床位紧缺。专家称，虽然呼吸道感染病例在冬季激增是常态，但今年的流行季来得更早且患病人数异常之多。波士顿公共卫生委员会执行主任奥吉库图在一份声明中称，“正逢流感季节，新冠住院人数的增加将给波士顿的医疗系统造成重大压力。”埃默里大学医学院副院长卡洛斯称，“你到全美任意一家医院，他们都会告诉你：他们很忙。”然而，新冠肺炎疫情压力下，医院一床难求，很多儿童只能在家吸氧。杜克儿童医院儿科传染病专家卡鲁称，“随着更多儿童感染呼吸道病毒，成年群体也将出现类似情况。”卡鲁还表示，“由于资金紧张、人手短缺，医院快无法正常运转了。需要医疗救助的人越来越多，可床位越来越少。这将催生越来越多的问题。”医护人员严重短缺：医疗系统面临的巨大压力让美国医护人员短缺问题持续恶化。NBC报道称，近日非营利组织彼得森医疗保健中心的调查显示，医护人员的离职率比疫情暴发时高23%。据美国劳工统计局预计，到2030年，美国护士这一职业的就业缺口将超过27.5万人。据美国新泽西州媒体“NJ.com”报道，该州最大的医疗保健工作者工会HPAE发布的一份报告显示，该州3/4的临床护士最近考虑过离职，大多数护士认为医院的护理质量“越来越差”，75%的护士认为“医院的安全性越来越差”。疫情期间，许多护士的每班工作时间增加两到四个小时，有时他们不得不照顾双倍的病人。这种高强度、低薪酬且缺乏安全保障的工作引发护士的抗议。据美国合众社报道，明尼苏达州双子城和德卢斯16家医院超1.5万名护士9月进行了为期3天的罢工。罢工的护士认为，人手短缺对护士和病人都不安全。当医护人员在高压环境中工作时，CDC却放宽相关防疫规定：非高传播水平地区的医疗机构可以“选择不要求”所有医生、患者和访客戴口罩。据美国医学报刊《今日医学要闻》报道，医护人员对新规感到不满，他们在推特上抨击CDC的新规。布朗大学医学博士兰尼称，“CDC的逻辑‘让我无法理解’。”多国面临相似问题：在即将到来的冬季，不只美国，多个西方国家的医疗系统也同样面临医护人员短缺的困境。据加拿大《多伦多城市新闻》报道，由于病患增多，医院人员短缺问题越发显著，病患就诊等待的时间将变得更长。据英国《护理时报》报道，9月27日至10月5日，英格兰已有9631人因新冠住院。英国《卫报》报道称，目前至少有八家医院宣布进入紧急状态，取消手术或要求人们不要来急诊室，除非病得很重。即将上任的英国皇家急诊医学院院长博伊尔称，“我们的系统资源不足，没有足够的床位，也没有劳动力来满足我们的需求。”《卫报》12日报道称，世界卫生组织总干事谭德塞敦促各国采取紧急且持续的措施应对“长新冠”（新冠长期后遗症）这一“非常严重”的危机。他警告称，“长新冠”正在摧毁数以千万计人的生活和生计，并对各国卫生系统和经济造成严重破坏。世卫组织估计，约有10%—20%的新冠肺炎幸存者患有“新冠后遗症”，存在易疲劳、呼吸困难和认知功能障碍等症状。