美國羅切斯特大學(xué)的研究人員Eric Hittinger和Eric Williams在調(diào)查報(bào)告中指出，低成本的電池應(yīng)用將改變電力行業(yè)和汽車行業(yè)的經(jīng)營(yíng)方式，以及住宅、企業(yè)和公用事業(yè)公司生產(chǎn)和使用電力的方式。更重要的是，他們的研究表明，儲(chǔ)能技術(shù)是“面向未來的”，無論供電系統(tǒng)如何演變，它都能正常工作。而由于價(jià)格下降和獲得政府政策支持，電網(wǎng)的儲(chǔ)能市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng)。

基于技術(shù)人員對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)和成本的研究，儲(chǔ)能新技術(shù)可以改變美國住宅、企業(yè)和公用事業(yè)公司生產(chǎn)和使用電力的方式。

美國鋰離子電池儲(chǔ)能設(shè)施

平衡行為

在這種情況下的儲(chǔ)能部署僅僅意味著節(jié)約電力供以后使用。這就像比手機(jī)電池容量大得多的大量可充電電池，并且可能連接到電網(wǎng)。

根據(jù)研究機(jī)構(gòu)GTM公司的調(diào)查，未來五年的年均增長(zhǎng)率達(dá)到50%左右。美國電力行業(yè)2013年至2017年間共安裝了1千兆時(shí)的儲(chǔ)能容量，這足以為1600萬臺(tái)筆記本電腦提供幾個(gè)小時(shí)的供電。

雖然這種儲(chǔ)能容量還不到美國平均消耗電能的0.2%，但分析師預(yù)測(cè)，2017年到2018年，儲(chǔ)能容量將增加一倍，將在美國和全球范圍內(nèi)保持快速增長(zhǎng)。

人們要想了解這個(gè)趨勢(shì)為什么是一個(gè)大問題，先考慮一下電力是如何工作的。家庭和工作場(chǎng)所的供電需要一個(gè)隱藏的復(fù)雜世界和一系列微妙的平衡行為來推動(dòng)，因?yàn)殡娋W(wǎng)的儲(chǔ)能容量通常很小。在發(fā)電廠發(fā)電之后，電力通常以光速沿著電力傳輸線傳播，大部分電力立即消耗。

如果沒有儲(chǔ)存電力的手段，公用事業(yè)公司必須生產(chǎn)足夠的電力來滿足需求，包括電力高峰時(shí)間。

這就是電力行業(yè)不同于大多數(shù)行業(yè)之處。試想一下，如果汽車制造商必須這樣做時(shí)會(huì)發(fā)生什么情況，在人們買車的時(shí)候，工人就必須把它開出工廠大門。而生產(chǎn)裝配線根據(jù)消費(fèi)者的喜好，可能不斷加速或放慢速度。這聽起來令人發(fā)狂和荒謬，是嗎?但是電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商通過開啟和關(guān)閉電廠等措施，每隔幾秒就需要平衡電力供應(yīng)和需求。

這就是為什么儲(chǔ)能部署熱潮會(huì)帶來巨大變化的原因。如果需要的話，在其他時(shí)間充足時(shí)，存儲(chǔ)設(shè)備相當(dāng)于一個(gè)可以儲(chǔ)存大量電力的倉庫。

儲(chǔ)能技術(shù)的擴(kuò)展

儲(chǔ)能能夠以各種方式提供電能，基本上相當(dāng)于電網(wǎng)的一把多功能的瑞士軍刀。它可以幫助平衡短期電力波動(dòng)，管理電力高峰需求或充當(dāng)備用電源，以防止停電或恢復(fù)供電。隨著公用事業(yè)、企業(yè)和消費(fèi)者在線提供更多的可再生能源，如果沒有額外的儲(chǔ)能容量，電網(wǎng)可能難以得到平衡。

它可以部署在任何規(guī)模的電網(wǎng)中，以及電網(wǎng)的任何一點(diǎn)，從小型的家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)到足夠?yàn)樾〕鞘泄╇姷某樗钅茈娬尽ｋm然儲(chǔ)能設(shè)備實(shí)際上消耗了一些電能，并且不會(huì)產(chǎn)生任何電能，但它使電力業(yè)務(wù)更加經(jīng)濟(jì)高效。隨著儲(chǔ)能容量的增加，人們期望電網(wǎng)變得更加穩(wěn)定和靈活。

儲(chǔ)能系統(tǒng)也可能與通過太陽能或風(fēng)能產(chǎn)生的電力有很大的區(qū)別，例如太陽能只有在陽光充足才能發(fā)電，而風(fēng)力發(fā)電只有在風(fēng)力充足的情況下才能產(chǎn)生電力。

但是一般來說，目前還沒有這個(gè)必要。雖然這些可再能源行業(yè)正在迅速發(fā)展和增長(zhǎng)，但風(fēng)力發(fā)電量?jī)H占美國電力的6%左右，太陽能發(fā)電量還不到2%。但目前，電網(wǎng)幾乎可以使用所有這些電力。

電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商習(xí)慣于管理可變的電力供應(yīng)和需求，可以管理他們額外的不可預(yù)測(cè)性的風(fēng)能和太陽能中獲得的電力，但隨著公用事業(yè)、企業(yè)和消費(fèi)者在網(wǎng)上帶來更多的可再生能源，電網(wǎng)可能會(huì)在沒有額外儲(chǔ)能的情況下變得更加難以平衡。

可以肯定的是，水電運(yùn)營(yíng)商長(zhǎng)期以來一直在儲(chǔ)存電力。美國已有的22千兆瓦抽水蓄電容量，約占美國發(fā)電量的2%。然而，依靠靠近電力市場(chǎng)難以建造的大型水庫限制了這種能源方案的增長(zhǎng)潛力。

與天然氣發(fā)電開展競(jìng)爭(zhēng)

一旦儲(chǔ)能規(guī)模擴(kuò)大，公用事業(yè)將更容易滿足電力高峰需求，總?cè)萘繙p少，減少發(fā)電廠。如果他們能在電力高峰時(shí)間里依靠?jī)?chǔ)能來提供電力，而不是建造新的發(fā)電廠的話，那么就可以節(jié)省更多的成本。

但是儲(chǔ)能并不是行業(yè)唯一的技術(shù)，其他技術(shù)也提供類似的優(yōu)勢(shì)。公用事業(yè)公司可以安裝新的輸電線路或依靠靈活的天然氣發(fā)電廠，這些實(shí)質(zhì)上是儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

天然氣發(fā)電如今產(chǎn)生了美國約三分之一的電力，并提供許多與儲(chǔ)能系統(tǒng)相同的好處，因?yàn)檫@些發(fā)電廠很容易開啟和關(guān)閉。天然氣的價(jià)格相對(duì)較低，這是由于廣泛應(yīng)用的水力壓裂技術(shù)而使其開采成本減少了一半，這可能會(huì)延緩美國儲(chǔ)能容量的增長(zhǎng)。

如果儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)格足夠低廉，可能威脅天然氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性

自2000年以來，天然氣發(fā)電越來越受歡迎，取代了對(duì)煤炭發(fā)電的需求。但是，如果儲(chǔ)能成本變得足夠低廉，這個(gè)情況可能會(huì)逆轉(zhuǎn)，并且儲(chǔ)能系統(tǒng)可能威脅到天然氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性。

政府提供的幫助和性能更好的電池

儲(chǔ)能行業(yè)正在增長(zhǎng)的一個(gè)原因是得到了美國各級(jí)政府的推動(dòng)。加利福尼亞州、馬里蘭州、新澤西州和內(nèi)華達(dá)州為儲(chǔ)能部署提供補(bǔ)貼或強(qiáng)制采用，或兩者兼而有之。夏威夷州立法機(jī)構(gòu)正在采取類似措施。

盡管特朗普政府努力實(shí)現(xiàn)化石燃料開采的最大化，但一些地方政府正在為儲(chǔ)能行業(yè)奠定監(jiān)管基礎(chǔ)，以便首次直接在開放的批發(fā)能源市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)。

電池技術(shù)的進(jìn)步也產(chǎn)生了影響。以鋰離子設(shè)計(jì)為主導(dǎo)的電池技術(shù)，正在取得巨大的進(jìn)步，并且成本變得更低。

鋰離子電池是這一新型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分，也是迅速增長(zhǎng)的美國電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件。例如，家用電池系統(tǒng)Tesla Powerwall中使用的鋰離子電池與在其電動(dòng)汽車中使用的鋰離子電池相同。

電網(wǎng)規(guī)模的鋰電池通常與汽車中的電池不同，但使用相同的技術(shù)。公用事業(yè)規(guī)模的鋰離子電池系統(tǒng)的價(jià)格將從2010年的每千瓦時(shí)約2,100美元下降至2015年的約1,200美元，預(yù)計(jì)將會(huì)繼續(xù)下降，降幅達(dá)40%。

儲(chǔ)能技術(shù)與電網(wǎng)的未來發(fā)展

目前電網(wǎng)的儲(chǔ)能容量量相對(duì)較少，其原因與美國2017年購買的1720萬輛汽車中只有20萬輛是電動(dòng)汽車相同。因?yàn)楫?dāng)前電池的價(jià)格還很昂貴。

對(duì)于大多數(shù)美國司機(jī)來說，使用電動(dòng)汽車還不能節(jié)省開支。但市場(chǎng)專家預(yù)測(cè)，電動(dòng)汽車的擁有成本將在十年后低于由汽油驅(qū)動(dòng)的汽車，并將繼續(xù)降價(jià)。

同樣，對(duì)于電網(wǎng)來說，如果儲(chǔ)能價(jià)格足夠低廉，其潛在市場(chǎng)可能會(huì)從1千兆瓦時(shí)擴(kuò)展到幾萬甚至幾十萬兆瓦時(shí)。

如果發(fā)生這種情況的話，風(fēng)能和太陽能將變得更有競(jìng)爭(zhēng)力，越來越多地取代目前美國的煤炭發(fā)電和天然氣發(fā)電廠。

而這種成本低廉的儲(chǔ)能系統(tǒng)也將使電動(dòng)汽車的價(jià)格更低，可以減少美國人消費(fèi)的汽油和柴油用量。如今電力和汽車行業(yè)的運(yùn)營(yíng)方式幾乎與50年前相同，但是成本更低的電池世界將會(huì)以令人興奮和前所未有的方式改變它們。

不管發(fā)生什么，人們相信儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展是“面向未來的”，因?yàn)樗诋?dāng)前的電網(wǎng)以及各種發(fā)電技術(shù)上運(yùn)行良好。如果風(fēng)能和太陽能行業(yè)保持目前的勢(shì)頭，儲(chǔ)能將變得更有價(jià)值。

但是如果電網(wǎng)的發(fā)展走向另一個(gè)方向，例如依靠大型和昂貴的發(fā)電廠，儲(chǔ)能將更容易地管理沒有剩余容量的電力高峰需求。即使不能確切地說明未來的電網(wǎng)會(huì)是什么樣子，但人們相信能夠以新的方式保持電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)和發(fā)展。