电网规模的电池储能正在兴起

电网规模的电池储能正在兴起

在技​​术进步的推动下，正在建设配备存储系统的设施，这些系统可以容纳足够的可再生能源来为数十万户家庭供电。“大电池”技术的出现解决了绿色能源的一个关键挑战——风能和太阳能的间歇性。

通过谢丽尔卡茨

莫斯兰丁发电厂的双烟囱耸立在蒙特利湾上空。沿着这片风景如画的北加州海岸绵延数英里，500 英尺高的柱子耸立在曾经是加州最大的发电站——一座巨大的天然气发电机上。如今，随着加州稳步推进经济去碳化，这些烟囱闲置了，工厂基本上被封存了。相反，该站点即将作为世界上最大的电池开始新的生活，在太阳能电池板和风电场发电时储存多余的能量，并在它们不发电时将其反馈回电网。

在一个巨大的涡轮机大楼内，一个 300 兆瓦的锂离子电池目前正在准备运行，另一个 100 兆瓦的电池将于 2021 年上线。它们共同释放的电力足以为大约 300,000 户加利福尼亚家庭供电四个小时根据项目开发商 Vistra Energy 的说法，在晚上、热浪和其他能源供不应求的时候。

这些并不是很快将在 Moss Landing 工厂运行的唯一超大型电池。由 256 个 Tesla megapack 电池产生的额外 182.5 MW 计划于 2021 年年中开始馈入加州电网，并计划最终在该站点增加足够的容量，为附近旧金山的每个家庭供电 6 小时，据 Bay 称地区公用事业公司 Pacific Gas & Electric 将拥有并运营该系统。在加利福尼亚州的其他地方，一个 250 兆瓦的存储项目今年在圣地亚哥上线，旧金山附近的一个 150 兆瓦系统已经开始建设，一个 100 兆瓦的电池项目在长滩即将完工，其他一些项目正处于不同阶段国家周围的发展。

加州目前在部署高容量电池方面处于全球领先地位

在价格急剧下降和技术进步使电池能够储存越来越多的能量的推动下，电网规模的系统在美国和世界各地都出现了创纪录的增长。许多收益是汽车行业竞相为电动汽车制造更小、更便宜、更强大的锂离子电池的溢出效应。在美国，各州的清洁能源规定以及对与太阳能装置配套的储能系统的税收优惠也发挥着重要作用。

加州目前在平衡电网中可再生能源与高容量电池的间歇性方面处于全球领先地位。但世界其他地区正在迅速效仿。最近宣布的计划范围从南佛罗里达州的 409 兆瓦系统到英国伦敦附近的 320 兆瓦工厂，再到立陶宛的 200 兆瓦设施和智利的 112 兆瓦装置。

储能的大规模部署可以克服可再生能源的最大障碍之一——它在阳光普照或刮风时供应过剩与太阳落山或风停时供应短缺之间循环。支持者说，通过消除供需失衡，电池可以取代化石燃料“峰值”发电厂，当能源需求飙升时，这些发电厂每天只运行几个小时。专家表示，广泛的储能是扩大可再生能源范围和加快向无碳电网过渡的关键。

“储能实际上是通往清洁能源未来的真正桥梁，”加州太阳能和储能协会执行董事 Bernadette Del Chiaro 说。

未来到来的速度在很大程度上取决于成本继续下降的速度。根据美国能源情报署的数据，美国公用事业规模电池存储的价格已经大幅下降，2015 年至 2018 年间下降了近 70%。锂离子电池化学技术的进步显着提高了性能，从而促成了价格的急剧下降。电力容量迅速扩大，电池可以储存和释放能量的时间越来越长。市场竞争和电池产量的上升也起到了重要作用；美国国家可再生能源实验室的一项预测显示，锂离子电池的中档成本在 2018 年至 2030 年间将再下降 45%。

“我们几乎完全依靠锂离子电池技术的发展，锂离子电池技术主要由电动汽车和消费电子产品推动，”Fluence 的市场应用总监 Ray Hohenstein 说，Fluence 是一家能源开发商，其存储项目总计近 1 吉瓦（ 1,000 兆瓦）将在一年内在加利福尼亚上线。Hohenstein 说，投入到这些应用研究中的资金正在全面降低成本。“这就像我们在太阳能电池板上看到的一样。”

在加利福尼亚州，电池价格下跌，加上该州积极推动到 2045 年实现无碳电网，导致储能项目涌现。2013 年的一项法案设定了到 2020 年为该州电网投入 1.325 GW 储能的目标。根据加州公众的说法，现在已经批准了 1.5 GW 的项目——包括迄今为止安装的 500 多兆瓦——这个目标已经被超越公用事业委员会。虽然没有确切数字表明加州需要多少储能才能实现其无碳目标——具体数量取决于未来的技术组合、能源使用和其他变化因素——一些分析估计至少有 30 GW 的公用事业规模到 2045 年将需要存储。

在美国，今年迄今为止已安装了创纪录的 1.2 GW 存储

当巨大的 Moss Landing 项目于 2021 年年中全面投入运营时，它将使加州的储能量增加一倍以上。其他几个州现在也正在着手进行大型储能项目。其中：纽约 316 兆瓦的 Ravenswood 项目将能够为超过 250,000 户家庭供电长达 8 小时，取代纽约市皇后区的两个天然气峰值发电厂。计划用于南佛罗里达的 409 兆瓦海牛系统将由邻近的太阳能发电厂充电。该设施被公用事业公司 Florida Power & Light 吹捧为世界上最大的太阳能电池系统，将取代两台老化的天然气发电机组。

根据自然资源研究和咨询公司伍德麦肯齐 (Wood MacKenzie) 的数据，今年迄今为止，全国已安装了创纪录的 1.2 GW 存储。预计这一数字在未来五年内将大幅增长，到 2025 年将增至近 7.5 GW。美国储能协会首席执行官 Kelly Speakes-Backman 表示，到 2020 年，电池储能的增加量将翻一番，如果是这样的话，可能会增加两倍不是因为 Covid-19 大流行导致的施工放缓。

尽管欧洲在可再生能源开发方面处于领先地位，但欧洲在储能方面的进展却较慢。“总的来说，欧洲有点保守，”专门研究新兴技术的英国市场研究公司 IDTechEx 的分析师 Daniele Gatti 说。欧洲的储能发展受到限制性电力市场的阻碍，该市场由政府拍卖主导，往往低估储能。尽管如此，一些大型电池项目正在形成，包括将在伦敦附近的一个新港口设施建造的 320 GW Gateway 系统。

在全球范围内，Gatti 预计储能将快速增长，在未来十年内将达到 1.2 TW（1,200 GW）。主要参与者包括澳大利亚，该国于 2017 年成为第一个在其电网上安装大型电池储能系统的国家，拥有 100 兆瓦的霍恩斯代尔电力储备，目前正计划在维多利亚附近再增加 300 兆瓦。新系统将根据需要在各州之间调度电力，最大限度地提高现有输电基础设施的效率，并减少建设大部分时间闲置的新电力线的需要。类似的项目正在德国和其他地方加紧进行，突显了电池作为传输工具的新兴作用。

沙特阿拉伯刚刚宣布计划在该国西海岸取代 Moss Landing 成为世界上最大的电池，并拥有一个巨大的太阳能+储能系统。该设施将全天候为红海沿岸建造的由 50 家酒店和 1,300 套住宅组成的度假综合体提供 100% 的可再生能源。

最近的一份报告得出结论，美国的大多数化石燃料发电厂将在 2035 年达到使用寿命，专家表示，工业规模储能快速增长的时机已经到来。彭博新能源财经的可再生能源系统专家 Yiyi Zhou 表示，可再生能源与电池储能相结合已经成为建造新的天然气调峰发电厂的经济可行替代方案。将发电与储能相结合尤其适用于太阳能，因为太阳能通常遵循可预测的日常模式。在美国，成本也得到了联邦投资税收抵免的帮助，新太阳能装置可享受 30% 的退税。周说，事实上，随着更多的太阳能进入电网，天然气发电厂的运营成本实际上上升了。