電網(wǎng)級儲能市場正在快速增長

美國羅切斯特大學(xué)的研究人員Eric Hittinger和Eric Williams在調(diào)查報告中指出，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。而由于價格下降和獲得政府政策支持，電網(wǎng)的儲能市場正在快速增長。

基于技術(shù)人員對電網(wǎng)運營和成本的研究，儲能新技術(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。

美國鋰離子電池儲能設(shè)施

平衡行為

在這種情況下的儲能部署僅僅意味著節(jié)約電力供以后使用。這就像比手機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)研究機構(gòu)GTM公司的調(diào)查，未來五年的年均增長率達到50%左右。美國電力行業(yè)2013年至2017年間共安裝了1千兆時的儲能容量，這足以為1600萬臺筆記本電腦提供幾個小時的供電。

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

人們要想了解這個趨勢為什么是一個大問題，先考慮一下電力是如何工作的。家庭和工作場所的供電需要一個隱藏的復(fù)雜世界和一系列微妙的平衡行為來推動，因為電網(wǎng)的儲能容量通常很小。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會發(fā)生什么情況，在人們買車的時候，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)運營商通過開啟和關(guān)閉電廠等措施，每隔幾秒就需要平衡電力供應(yīng)和需求。

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

儲能技術(shù)的擴展

儲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，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)和消費者在線提供更多的可再生能源，如果沒有額外的儲能容量，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，從小型的家庭儲能系統(tǒng)到足夠為小城市供電的抽水蓄能電站。雖然儲能設(shè)備實際上消耗了一些電能，并且不會產(chǎn)生任何電能，但它使電力業(yè)務(wù)更加經(jīng)濟高效。隨著儲能容量的增加，人們期望電網(wǎng)變得更加穩(wěn)定和靈活。

儲能系統(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，目前還沒有這個必要。雖然這些可再能源行業(yè)正在迅速發(fā)展和增長，但風(fēng)力發(fā)電量僅占美國電力的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)運營商習(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)和消費者在網(wǎng)上帶來更多的可再生能源，電網(wǎng)可能會在沒有額外儲能的情況下變得更加難以平衡。

可以肯定的是，水電運營商長期以來一直在儲存電力。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，依靠靠近電力市場難以建造的大型水庫限制了這種能源方案的增長潛力。

與天然氣發(fā)電開展競爭

一旦儲能規(guī)模擴大，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間里依靠儲能來提供電力，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。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，這些實質(zhì)上是儲能系統(tǒng)的最大競爭對手。

天然氣發(fā)電如今產(chǎn)生了美國約三分之一的電力，并提供許多與儲能系統(tǒng)相同的好處，因為這些發(fā)電廠很容易開啟和關(guān)閉。天然氣的價格相對較低，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，這可能會延緩美國儲能容量的增長。

如果儲能系統(tǒng)的價格足夠低廉，可能威脅天然氣發(fā)電的經(jīng)濟性

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

政府提供的幫助和性能更好的電池

儲能行業(yè)正在增長的一個原因是得到了美國各級政府的推動。加利福尼亞州、馬里蘭州、新澤西州和內(nèi)華達州為儲能部署提供補貼或強制采用，或兩者兼而有之。夏威夷州立法機構(gòu)正在采取類似措施。

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

電池技術(shù)的進步也產(chǎn)生了影響。以鋰離子設(shè)計為主導(dǎo)的電池技術(shù)，正在取得巨大的進步，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，也是迅速增長的美國電動汽車的關(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)的價格將從2010年的每千瓦時約2,100美元下降至2015年的約1,200美元，預(yù)計將會繼續(xù)下降，降幅達40%。

儲能技術(shù)與電網(wǎng)的未來發(fā)展

目前電網(wǎng)的儲能容量量相對較少，其原因與美國2017年購買的1720萬輛汽車中只有20萬輛是電動汽車相同。因為當(dāng)前電池的價格還很昂貴。

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

同樣，對于電網(wǎng)來說，如果儲能價格足夠低廉，其潛在市場可能會從1千兆瓦時擴展到幾萬甚至幾十萬兆瓦時。

如果發(fā)生這種情況的話，風(fēng)能和太陽能將變得更有競爭力，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能系統(tǒng)也將使電動汽車的價格更低，可以減少美國人消費的汽油和柴油用量。如今電力和汽車行業(yè)的運營方式幾乎與50年前相同，但是成本更低的電池世界將會以令人興奮和前所未有的方式改變它們。

不管發(fā)生什么，人們相信儲能技術(shù)的發(fā)展是“面向未來的”，因為它在當(dāng)前的電網(wǎng)以及各種發(fā)電技術(shù)上運行良好。如果風(fēng)能和太陽能行業(yè)保持目前的勢頭，儲能將變得更有價值。

但是如果電網(wǎng)的發(fā)展走向另一個方向，例如依靠大型和昂貴的發(fā)電廠，儲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)會是什么樣子，但人們相信能夠以新的方式保持電網(wǎng)的運營和發(fā)展。