電池儲(chǔ)能對(duì)未來(lái)的電網(wǎng)至關(guān)重要但也有其局限性

麻省理工學(xué)院最近的研究表明，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在未來(lái)電網(wǎng)中將起著關(guān)鍵作用，但仍然認(rèn)為，在間歇性可再生能源占主導(dǎo)地位的電力系統(tǒng)中，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)部署也將受到一些限制。麻省理工學(xué)院全球變化科學(xué)與政策聯(lián)合計(jì)劃聯(lián)合主任John Reilly為此解釋了原因。

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是儲(chǔ)能容量、持續(xù)放電時(shí)間、成本等復(fù)雜因素的組合。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以存儲(chǔ)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施提供的電能，以滿足夜間峰值電力需求。這是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)一種理想的應(yīng)用模式，尤其是在赤道附近陽(yáng)光充足的地方。

由于白天的電力需求可能較低，因此太陽(yáng)能+儲(chǔ)能項(xiàng)目的電力供應(yīng)是可預(yù)測(cè)的，這與在夜晚的使用趨勢(shì)不太相符。此外，其全年的電力供應(yīng)是均衡的：從中午開(kāi)始需要提供足夠的儲(chǔ)能容量滿足夜晚的峰值需求。事實(shí)上，對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的建?？紤]了安裝成本、儲(chǔ)能容量、持續(xù)放電時(shí)間等，這是部署儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。

這種儲(chǔ)能技術(shù)可以是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、抽水蓄能或符合其規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的任何儲(chǔ)能系統(tǒng)?？梢允褂贸樗钅茉O(shè)施來(lái)節(jié)省更多成本，因?yàn)樗钱?dāng)今成本最低的選擇。無(wú)論采用哪種儲(chǔ)能方式，都必須考慮成本。而且其成本傾向于增加更多容量和更長(zhǎng)的儲(chǔ)能時(shí)間。

但是問(wèn)題在于，美國(guó)幾乎沒(méi)有哪個(gè)地方處在這種理想狀態(tài)。當(dāng)然，加利福尼亞州和美國(guó)西南部沙漠很接近這種理想狀態(tài)，但是即使在那兒，冬天的日子也較短，陽(yáng)光照射角度較低并且持續(xù)多云。

因此，以緬因州的一個(gè)在屋項(xiàng)上安裝了太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施以及儲(chǔ)能容量為12kWh的Tesla Powerwall電池儲(chǔ)能系統(tǒng)用戶為例，其年產(chǎn)量比預(yù)期產(chǎn)量低了10%至15%。

其電池儲(chǔ)能系統(tǒng)也面臨儲(chǔ)能不均的問(wèn)題，在春末或夏季每月的發(fā)電量是1.2到1.3MWh，但在一月和二月只有不到0.1MWh，這是因?yàn)槠湮蓓敶蟛糠謺r(shí)間都被積雪覆蓋(如下圖所示)。

住宅太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)用戶一年中每月發(fā)電量(藍(lán)色是太陽(yáng)能，綠色是儲(chǔ)能系統(tǒng))

即使一月中有31天是晴天，但由于白天時(shí)間較短以及陽(yáng)光照射角度較低，冬季可以產(chǎn)生的每月最佳電量約為0.5MWh。而用戶在冬季每月使用1.3MWh的電能。用戶將Powerwall儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)置為自供電模式，并在夏季幾乎不使用來(lái)自電網(wǎng)的電力。

這個(gè)用戶的住宅太陽(yáng)能+儲(chǔ)能系統(tǒng)每年最大的發(fā)電量為1.9MWh。如果需要安裝足夠的Powerwalls儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)在夏天生產(chǎn)的額外電能，那么則需要安裝160臺(tái)儲(chǔ)能系統(tǒng)。如果以每套儲(chǔ)能系統(tǒng)的售價(jià)為12,000美元，這些投資將近200萬(wàn)美元，這對(duì)于家庭用戶來(lái)說(shuō)是不可能實(shí)現(xiàn)的。而為了更好地儲(chǔ)能，電池成本將必須大大降低。

采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)用戶來(lái)說(shuō)可以避免斷電，因?yàn)榭梢垣@得聯(lián)邦稅收抵免，使電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與化石燃料發(fā)電設(shè)施相比更具競(jìng)爭(zhēng)力。連接到電網(wǎng)的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施對(duì)用戶來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，估計(jì)其內(nèi)部收益率在4%到6%之間，具體取決于太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施能夠使用25年或是使用10年。

可以肯定的是，美國(guó)西南沙漠地區(qū)緬因州可能是另一個(gè)極端，電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)，這是不可能通過(guò)小型住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。這就是為什么麻省理工學(xué)院構(gòu)造一個(gè)模型時(shí)要仔細(xì)考慮一天中幾個(gè)小時(shí)以及各個(gè)季節(jié)中需求和供應(yīng)模式真實(shí)變化的原因，并考慮電網(wǎng)連接不同可再生能源模式和地理模式的需求，提供比較合理的電網(wǎng)規(guī)模成本。

麻省理工學(xué)院在研究中指出，如果采用可靠的、低碳的、可調(diào)度的發(fā)電方式，且成本合理，那么電力脫碳的成本將會(huì)更低。