加州大學(xué)試點(diǎn)梯次電池儲(chǔ)能系統(tǒng) 計(jì)劃電池成本降一半

美國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)強(qiáng)調(diào)，“太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展將取決于儲(chǔ)能系統(tǒng)帶來(lái)的成本效益。”通過(guò)使用電動(dòng)汽車(EV)的二次電池，加州大學(xué)戴維斯分校研究人員正在驗(yàn)證一個(gè)可能解決這一挑戰(zhàn)的方法。2019年1月，他們委托一家公司部署電動(dòng)汽車二次電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，以儲(chǔ)存太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施多余電能。

該儲(chǔ)能系統(tǒng)由加州大學(xué)戴維斯分校綠色技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的Jae Wan Park教授及其研究生共同開(kāi)發(fā)。據(jù)稱，該項(xiàng)目得到了加州能源委員會(huì)資助，將有效減少加州大學(xué)戴維斯分校Robert Mondavi研究所的峰值能耗和碳足跡，該研究所是一個(gè)酒廠、啤酒廠以及食品加工廠的綜合體。開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)在酒廠附近的一個(gè)集裝箱中組裝了大約15個(gè)電池組，這些電池組的總?cè)萘繛?00kWh。開(kāi)發(fā)的控制算法可以控制電池組采用一個(gè)裝機(jī)容量為200kW住宅太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施充電。然后在晚上將儲(chǔ)存的電能釋放，減少Robert Mondavi研究所20%碳足跡和能耗。

Park教授表示，其團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)能系統(tǒng)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。例如，研究人員不再花費(fèi)數(shù)小時(shí)進(jìn)行完全充電和放電，而是使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法在幾分鐘內(nèi)估算電池健康狀況。然后，采用其他算法以串聯(lián)和并聯(lián)方式配置電池單元以優(yōu)化性能。最后，該團(tuán)隊(duì)使用控制裝置重新連接電池組，這些控制裝置可測(cè)量并考慮電池容量的變化，以確保安全性、效率、使用壽命。

重要的是，這些功能可與加利福尼亞州電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和消費(fèi)者的需求保持同步。該州目前約20%的電力來(lái)自太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施，其間歇性輸出嚴(yán)重影響了電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)。日間發(fā)電量過(guò)剩促使批發(fā)電價(jià)下降，而夜間電價(jià)卻達(dá)到峰值。然而，加利福尼亞州決策者在2018年加倍部署太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了前所未有的100%清潔能源目標(biāo)，并授權(quán)在所有新住宅屋頂安裝太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施。而采用成本低廉且可擴(kuò)展的儲(chǔ)能系統(tǒng)可以支持該州實(shí)現(xiàn)這些大膽目標(biāo)。

與此同時(shí)，公共政策和成本下降的結(jié)合推動(dòng)了插電式電動(dòng)汽車快速普及，現(xiàn)在插電式電動(dòng)汽車占加州新車總銷量10%以上。為了減輕廢棄的電動(dòng)汽車二次電池對(duì)環(huán)境影響，該州立法機(jī)構(gòu)正在制定規(guī)則，以確保它們?cè)谄渖芷诮Y(jié)束時(shí)回收利用。而日產(chǎn)公司總經(jīng)理Francisco Carranza表示，目前回收電動(dòng)汽車電池成本是可回收電池材料價(jià)值的三倍。

重新利用二次電池可以推遲巨大的回收成本。鑒于電動(dòng)汽車電池生命周期結(jié)束時(shí)通常存在75%原始容量，因此重復(fù)利用可能性很大。這一機(jī)會(huì)促使Park教授改變其用途，并成立初創(chuàng)廠商RePurpose Energy公司，致力于使其團(tuán)隊(duì)的研究實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。根據(jù)這家公司聯(lián)合創(chuàng)始人RyanBarr的說(shuō)法，該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是以新電池一半的成本向太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)商銷售重新利用的二次電池。

在加利福尼亞州這樣需求費(fèi)用很高的地區(qū)，夜間的電力價(jià)格比白天高很多，因此分布式太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)商需要采用更具成本效益的電池。在這種情況下，為太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施部署儲(chǔ)能系統(tǒng)可以使其組合價(jià)值加倍。出于這個(gè)原因，RePurpose Energy公司采用日產(chǎn)聆風(fēng)汽車的二次電池，計(jì)劃在一家擁有太陽(yáng)能設(shè)施的釀酒廠部署儲(chǔ)能系統(tǒng)，將為其減少電力成本和碳足跡。

然而，儲(chǔ)能系統(tǒng)帶來(lái)的好處并不只是減少電費(fèi)和節(jié)能減排。美國(guó)各地電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商正在開(kāi)發(fā)新的機(jī)制，使電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以直接參與批發(fā)市場(chǎng)。與此同時(shí)，一些公用事業(yè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)正在認(rèn)識(shí)到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)降低電網(wǎng)升級(jí)成本的潛力。因此，Park教授及其團(tuán)隊(duì)的愿景是采用大量的二次電池組為電網(wǎng)提供服務(wù)。

如今，使用電動(dòng)車二次電池的商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)現(xiàn)已成為現(xiàn)實(shí)。接下來(lái)的問(wèn)題是這種方法是否可以大規(guī)模應(yīng)用，進(jìn)一步改進(jìn)電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)。RePurpose Energy公司創(chuàng)始人表示，他們擁有豐富的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并為此做好了技術(shù)準(zhǔn)備，如果獲得成功，公用事業(yè)公司、汽車制造商和消費(fèi)者都將受益。