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“未來已經悄然降臨，只是它的足跡尚未遍布每一處角落。”科幻作家William Gibson這一名言為人們理解技術變革的發(fā)展軌跡提供了基本框架。而當人們審視當今美國電網的快速發(fā)展時，這一觀點顯得尤為貼切。

長期以來，電池儲能系統(tǒng)一直被視為維持電網穩(wěn)定運營的關鍵技術。在美國部分地區(qū)（尤其是加利福尼亞州和德克薩斯州）并網的電池儲能系統(tǒng)在幫助穩(wěn)定電網運營方面發(fā)揮重要作用。



盡管電池儲能系統(tǒng)在美國的大部分地區(qū)還沒有發(fā)揮關鍵的負載轉移作用，但在加利福尼亞州和德克薩斯州的應用無疑為美國其他電力市場以及其他國家指明了未來發(fā)展方向。隨著可再生能源發(fā)電份額在電力結構中日益增長，電池儲能系統(tǒng)的價值日益上升。

加利福尼亞州是美國最重要的電池儲能市場。在為加州大部分地區(qū)提供電力服務的CAISO公司與電網連接的電池儲能系統(tǒng)，在5月16日晚7點40分左右創(chuàng)下了7.5GW供電歷史新高。這實際上高于CAISO公司運營的風力發(fā)電設施創(chuàng)紀錄的6.4GW發(fā)電量。

根據加州能源委員會最新發(fā)布的數據，近年來該州運營的儲能系統(tǒng)裝機容量實現了驚人增長。從2018年的500MW激增至目前的10.3GW，在短短幾年間實現了近20倍的飛躍式增長。而加州計劃到2024年底再額外增加3.8GW。

值得一提的是，太陽能發(fā)電量在加州的中午和下午最充足，這導致電網出現了一種被稱為“鴨子曲線”的供電現象，也就是凈負荷在此期間達到最低點，而在日落之后則迅速攀升至最高點。

在這種情況下，電池儲能系統(tǒng)在太陽能電力過剩的時候充電，而在晚上電力需求峰值期間放電是很有意義的。在電力供應過剩的峰值期間，批發(fā)電價往往為負值。

電池儲能系統(tǒng)的商業(yè)模式通常是提供輔助服務（例如頻率調節(jié)）快速響應波動條件以保持電網穩(wěn)定運營，而不是全天轉移負荷。而這種情況現在正在改變。

調研機構Wood Mackenzie公司分析師Chris DaCosta表示：“CAISO公司電網連接的儲能系統(tǒng)顯然已經從為電網提供電力服務轉向了能源套利。”

德克薩斯州也出現了類似的轉變。與加州一樣，ERCOT公司在德克薩斯州電網上運營的電池儲能系統(tǒng)在5月提供的電力再創(chuàng)新高，在美國5月8日晚上8點左右放電約3.2GW。與加州一樣，德克薩斯州也在加速部署儲能系統(tǒng)。2022年，德克薩斯州部署了約1.17GW的電池儲能系統(tǒng)，而2023年的這一數字約為2.66GW，預計2024年將增長到3.56 GW。

在德克薩斯州的能源結構中，儲能系統(tǒng)占據了舉足輕重的地位，其裝機容量僅次于太陽能發(fā)電設施。截至去年年底，儲能系統(tǒng)的裝機容量占該州新增能源設施裝機容量的占比達到了37%。相比之下，天然氣調峰發(fā)電廠的占比僅為1%，而聯(lián)合循環(huán)燃氣發(fā)電廠的占比也僅為3%。

Wood Mackenzie公司北美地區(qū)主管Robert Whaley去年在一份報告中寫道：“儲能系統(tǒng)具有獨特的特性，面對德克薩斯州系統(tǒng)不斷增長的鴨子曲線，天然氣發(fā)電廠的作用已經無法與之相提并論。”

他表示，天然氣調峰發(fā)電廠不可能一直持續(xù)運營，因此只是運營一段時間，如果風力發(fā)電量突然下降，已經關閉的調峰發(fā)電廠可能無法迅速啟動以滿足電力需求。

在美國的許多其他地區(qū)，盡管目前對于支持負荷轉移的經濟效益并不像加利福尼亞州和德克薩斯州那樣顯著，但隨著這些電網對太陽能和風能等可再生能源電力的依賴程度不斷加深，預計這種情形將會發(fā)生轉變。

鋰離子電池成本的下降也將有助于支持電池儲能系統(tǒng)的經濟可行性。美國在去年部署的電池儲能系統(tǒng)的價格約為320美元/kWh。預計2028年這一數字約為265美元/kWh。

由于電池化學成分的變化，其成本還會進一步下降。據報道，中國首個使用鈉離子電池構建的大型電池儲能系統(tǒng)已于兩周前投入使用。而一旦鈉離子電池投入大規(guī)模生產，其成本可能會降低20%～30%。

Wood Mackenzie公司預計，未來10年，美國部署電池儲能系統(tǒng)的增長速度將超過風力發(fā)電或太陽能發(fā)電設施。美國在去年部署的電池儲能系統(tǒng)裝機容量略低于9GW，到2030年可能超過20GW。

采用鋰離子電池和鈉離子電池構建的電池儲能系統(tǒng)可能還不夠完美。它們通常只能放電幾個小時，對于需要長時供電的儲能應用來說是不夠的。谷歌公司和微軟公司等大規(guī)模廠商并不能依靠風力發(fā)電設施、太陽能發(fā)電設施和鋰離子電池儲能系統(tǒng)的組合來提供全天候的清潔能源，他們正在研究和開發(fā)其他的能源技術，包括增強型地熱發(fā)電設施、先進的核電設施、低碳氫能設施以及新型電池。

最終，像Form Energy公司開發(fā)的鐵空氣電池這樣的長時儲能技術很有可能成為儲能行業(yè)標準，并為未來的儲能技術帶來變革。

盡管鋰離子電池并不是最佳的儲能技術，但它們仍是當前的最佳儲能選擇之一。在電動汽車市場的強勁需求推動下，鋰離子電池行業(yè)正經歷著飛速的增長，這不僅降低了生產成本，也使得鋰離子電池成為了電池儲能系統(tǒng)的可行且經濟高效的解決方案。這使得鋰離子電池在市場上占據了領先地位。

儲能系統(tǒng)的未來發(fā)展可能仍然難以預測。但在短期和中期，鋰離子電池將繼續(xù)占據主導地位，并且銷量不斷增長，這一趨勢顯得尤為明顯。

谷歌、meta、微軟以及Salesforce日前組建了一個聯(lián)盟，旨在推動碳減排技術的飛速發(fā)展。該聯(lián)盟已經制定了宏偉的目標，計劃在2030年前簽訂高達2000萬噸的碳排放額度合同。 

原標題：研究認為電池儲能系統(tǒng)在美國電網中開始發(fā)揮關鍵作用