鉅大LARGE | 點擊量：352次 | 2023年06月16日
能量儲能將扮演重要角色
北京時間1月28日消息，據國外媒體報道，在美國加州的蒙特雷灣，莫斯蘭丁發電廠兩座高達150米的煙囪巍然聳立，在數公里之外依然清晰可見。莫斯蘭丁發電廠一度是加州最大的天然氣發電廠。但如今，隨著加州經濟逐步向低碳化轉型，這兩座煙囪已被閑置，發電廠大部分也已停工。接下來，這座發電廠將以“全世界最大電池”的身份煥發新生：在太陽能電池板和風能發電場發電時，它可以儲存多余的能量；在它們停工時，又可以將儲存的能量反哺給電網。
目前，在一座巨大的渦輪機房中，一臺300兆瓦的鋰離子電池正在進行投產前的準備工作，還有另一臺100兆瓦的電池將于2021年上線。
澳大利亞的霍恩斯代爾儲能系統是目前全球最大的電池設施。
莫斯蘭丁發電廠即將投入使用的巨型電池還不止這些。據該系統持有方和運營方太平洋天然氣與電力公司介紹，還有256臺特斯拉megapack巨型電池將提供182.5兆瓦的電量，預計將從2021年中開始為加州電網供電，最終整個發電廠將足以為舊金山附近的全部家庭供電六小時。加州其它地區也在開展類似項目。例如，圣地亞哥一項250兆瓦的蓄電項目已于2020年上線，舊金山附近一套150兆瓦的蓄電系統已開始施工，長灘一個100兆瓦的電池項目已接近竣工。此外，美國各地還有多個類似項目，各自處于不同開發階段。
在平衡可再生能源在電網中的運用與公共規模電池這一領域，加州目前居于世界前列。不過，其它國家也在奮力追趕之中，最近有一系列項目紛紛問世，如南佛羅里達的409兆瓦電池系統、倫敦附近一座320兆瓦的電廠、立陶宛一座200兆瓦的電力設施、以及智利一套112兆瓦的電池組等等。
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受成本降低、技術進步等因素驅動，電池的蓄電能力大幅提升，電網規模的電池系統發展速度也屢創新高。這些成果中，有許多其實是電動汽車行業競相打造體積更小、價格更低、性能更強大的鋰離子電池過程中產生的技術外溢。此外，對儲能系統的稅收激勵政策也起到了重要作用。
工業規模蓄電池可以解決可再生能源發電量不穩定的問題。這樣一來，太陽能發電就不會僅限白天才能使用了。
蓄電池系統的大規模部署可以解決可再生能源面臨的主要阻礙之一：當有陽光和有風時，供電容易過度；等太陽下山、風力減弱之后，供電又會不足。支持者指出，通過抹平供給之間的不平衡，蓄電池可以代替化石能源發電廠，在每天的用電高峰期，提供幾個小時的電量。要想擴大可再生能源的應用范圍、加速向無碳電網的轉型，廣泛部署的儲能系統將是關鍵所在。
“能量儲存將是通向清潔能源未來的橋梁。”加州太陽能與存儲協會執行董事伯納黛特奇亞羅指出。
但這樣的未來要多久才能到來，還要取決于相關成本的下降速度。目前，美國公用事業規模的蓄電池價格已經大幅下跌，在2015至2018年間降低了將近70%。在此之前，鋰離子電池的化學技術取得了長足進步，顯著改進了電池性能。電池容量也有所擴增，蓄電和放電時間都比之前長了許多。市場競爭和不斷提高的電池產量也在其中發揮了關鍵作用。據美國國家可再生能源實驗室預計，鋰離子電池的中等范圍成本將在2018至2030年間繼續降低45%。
“我們幾乎完全依賴于鋰離子電池技術的發展，而該技術的發展主要是由電動汽車和消費者電子產品推動的。”儲能技術提供商Fluence公司市場應用主管雷伊霍恩施泰因指出。接下來一年內，該公司將有數個項目在加州上線，總功率接近1吉瓦（1吉瓦=1000兆瓦）。霍恩施泰因表示，投入這些應用研發的資金使得整個領域的成本都在隨之降低，“就和之前太陽能電池板的情況一樣。”
不斷下跌的電池價格、再加上該州為在2045年前實現無碳電網的大力舉措，使得加州的儲能項目如雨后春筍般相繼涌現。在2013年的一項法案中，加州設定了電網儲能總量在2020年前達到1.325吉瓦的目標。如今已有1.5吉瓦的項目獲批，其中超過500兆瓦已經安裝，已遠遠超過了目標。
等莫斯蘭丁項目在2021年中開始全面運營之后，將使加州的儲能增加一倍以上。除了加州之外，還有幾個州目前也在開展大規模蓄能項目。其中，紐約316兆瓦的雷文斯伍德項目可以為超過25萬戶家庭供電8小時，將取代紐約的兩座天然氣發電廠。此外，南佛羅里達計劃建設的409兆瓦“海牛”儲能項目將由附近的一座太陽能發電廠充電。據佛羅里達電力與照明公司介紹，該項目將成為全球最大的太陽能電池系統，屆時將取代兩座陳舊的天然氣發電廠。
據自然資源研究與咨詢公司伍德麥肯茲介紹，美國公共事業規模電池總功率將由2020年的1.2吉瓦增加到2025年的7.5吉瓦。美國儲能協會首席執行官凱莉斯皮克斯貝克曼也指出，電池容量增值在2020年翻了一番，并且若不是因為新冠疫情導致施工速度放緩，說不定還能增至之前的三倍。
在能量存儲領域，歐洲的步伐要稍慢一些。“總的來說，歐洲對這類技術開發的態度更保守一點。”英國新興技術市場調研公司IDTechEx分析師丹尼爾加蒂指出。歐洲的儲能技術發展一直受到電力市場的制約，因為政府政策總是低估儲能技術的價值。不過，一些大型電池項目已在逐漸成型，例如倫敦附近一座新港口即將修建的320兆瓦Gateway系統。
據加蒂預計，全球儲能項目將會快速增長，總量在接下來十年內將達到1.2吉瓦。其中，澳大利亞將扮演關鍵角色。2017年，澳大利亞的100兆瓦霍恩斯代爾儲能系統上線，成為了首個在電網上安裝大規模電池儲能系統的國家。目前，該國又計劃在維多利亞州附近修建一個300兆瓦系統，建成后將根據需求量進行各州之間的電力分配，使現有輸電設施的效率最大化，同時減少搭設新輸電線的需求。除了澳大利亞之外，德國西南部的巴登-符騰堡州也正在籌備一個類似項目。
美國莫斯蘭丁項目即將成為全世界最大的“電池”，但與此同時，沙特阿拉伯也宣布將對這個名號發起爭奪，準備在西海岸建造一套超大太陽能儲能系統。該設施將為紅海沿岸正在建設的50家酒店和1300戶家庭全天候提供100%的可再生能源。
近期一篇報告總結稱，美國大多數化石燃料發電廠都將在2035年前達到運行年限。因此專家指出，工業規模的儲能系統即將開始快速發展。彭博新能源財經網可再生能源系統專家YiyiZhou表示，與電池儲能結合的可再生能源在經濟層面上已經可以替代新建的天然氣發電廠了。這種組合對太陽能尤其合適，因為太陽能發電通常比較規律。YiyiZhou還指出，隨著越來越多的太陽能并入電網，天然氣發電廠的運行成本其實還會隨之增加。
鋰離子電池的價格近年來不斷下跌，并且據預計，今后還會進一步降低，可以造出更大的電池。
“這主要是因為，隨著太陽能產量的提高，天然氣發電廠需要經常在開關之間來回切換，這會加重損耗、縮短其運行壽命。”
霍恩施泰因指出，電池如今的大小（200兆瓦左右）甚至已經足夠替代中小型天然氣發電機。“現在，我們可以真正將太陽能、儲能、風能等資源混合起來，代替之前化石燃料發電廠的工作。”目前，霍恩施泰因所在的Fluence公司從大型項目中獲得的利潤正在迅速增長。
美國國家可再生能源實驗室的能源分析師維斯利科爾指出，增加儲能能力還可以提高可再生能源的收益率。“可再生能源面臨的一大挑戰在于，并入電網的可再生能源越多，就越不值錢。”但儲能系統可以吸收用電低谷期的多余能量、將其轉移到電價較高的用電高峰期，這樣便有助于解決這一問題。
雖然儲能系統在加州等高價值市場正呈現高速發展態勢，但要想實現全球范圍內的大規模部署，電池價格還需進一步降低。不過，分析師們對此持樂觀態度，認為電池價格最終一定會降得足夠低，能夠實現儲能系統的廣泛運用。
“無論未來如何，能量儲存都將扮演關鍵角色。”科爾指出，“屆時總規模可不僅僅是一兩吉瓦了，而是數十、乃至成百上千吉瓦。”
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