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今年6月，F(xiàn)orm Energy公司宣布將利用一座風(fēng)力發(fā)電廠和長(zhǎng)效電池的結(jié)合來替代美國(guó)中西部地區(qū)的一家1吉瓦裝機(jī)的褐煤電廠，F(xiàn)orm Energy將替代方案稱之為“雙向電廠”。制定這一計(jì)劃的是一支夢(mèng)之隊(duì)：來自臺(tái)灣的麻省理工學(xué)院教授蔣業(yè)明、蔣教授的一位美國(guó)白人商業(yè)伙伴及學(xué)生、一位來自加州的農(nóng)民的兒子和一位意大利軟件工程師，他們共同創(chuàng)建的Form Energy是一支多元文化的團(tuán)隊(duì)。

作為首個(gè)以“可再生能源加儲(chǔ)能”方式替代運(yùn)行中燃煤電廠的大型項(xiàng)目，如果能得到經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的雙重證明，那么全球各地的電廠在十年內(nèi)就將面臨該技術(shù)帶來的激烈競(jìng)爭(zhēng)。Form Energy的項(xiàng)目代表著一種正在美國(guó)興起的趨勢(shì)——新建可再生能源項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不但優(yōu)于新建燃煤電廠，也優(yōu)于運(yùn)行現(xiàn)有燃煤電廠。

明尼蘇達(dá)州電力公司Great River Energy宣布，F(xiàn)orm Energy的1兆瓦試點(diǎn)項(xiàng)目能夠滿負(fù)荷放電長(zhǎng)達(dá)150小時(shí)。Great River公司在公告中透露，F(xiàn)orm Energy的獨(dú)特技術(shù)是一套“水系空氣”電池系統(tǒng)。在美國(guó)、中國(guó)、澳大利亞和全球其他地方，鋰離子電池組滿負(fù)荷放電時(shí)長(zhǎng)一般最多只能達(dá)到4小時(shí)。150小時(shí)完全是另一個(gè)量級(jí)。

這基本上可以使可再生能源成為“基礎(chǔ)荷載”。

作為Great River公告中計(jì)劃的一部分，該公司將在淘汰燃煤電廠的同時(shí)，建造一座1.1吉瓦裝機(jī)的風(fēng)力發(fā)電廠，并在風(fēng)力資源不足時(shí)使用這種長(zhǎng)效儲(chǔ)能系統(tǒng)作為補(bǔ)充。整個(gè)項(xiàng)目將基本實(shí)現(xiàn)零碳電力供應(yīng)，其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于當(dāng)前的通過褐煤發(fā)電的運(yùn)營(yíng)方式。

Great River Energy是明尼蘇達(dá)州第二大電力供應(yīng)商。這里的人們需要忍受越來越長(zhǎng)的夏季熱浪和冬季寒潮，當(dāng)?shù)氐墓岷椭评湄?fù)荷也因此激增。為了平緩風(fēng)電的波動(dòng)性，Great River主席兼首席執(zhí)行官David Saggau認(rèn)為，“長(zhǎng)效儲(chǔ)能將成為未來極端天氣狀況下維持電網(wǎng)可靠性的必要手段。”

在這種情況下，他們選擇了與Form Energy合作。在達(dá)成合作前，考慮到當(dāng)?shù)靥鞖鈼l件和其他因素，雙方花費(fèi)數(shù)年完成了復(fù)雜的聯(lián)合優(yōu)化分析，研究如何替代南達(dá)科他州多年來運(yùn)行狀態(tài)欠佳的1.15吉瓦裝機(jī)Coal Creek Station燃煤電廠。這些分析確保了在保證可靠性、低平準(zhǔn)化能源成本和高投資回報(bào)的前提下使用波動(dòng)性的風(fēng)電替代煤電。

外界目前還不清楚Form Energy的儲(chǔ)能系統(tǒng)究竟是用什么材料制成的。在與Great River合作的試點(diǎn)項(xiàng)目中，該系統(tǒng)將被安置在混凝土板圍墻之后，其模塊化的基礎(chǔ)單位容量為1兆瓦。外界猜測(cè)其水系空氣電池中使用了化學(xué)元素硫，因?yàn)槟钦鞘Y業(yè)明教授創(chuàng)立的上一個(gè)初創(chuàng)企業(yè)的研究重點(diǎn)。

蔣教授是多家在儲(chǔ)能領(lǐng)域備受關(guān)注的公司的幕后核心，例如24M和A123，蔣教授還創(chuàng)建了baseload Renewables公司，并與美國(guó)能源部合作研究可實(shí)現(xiàn)比鋰離子更長(zhǎng)效的電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能技術(shù)。與此同時(shí)，Mateo Jaramillo離開了特斯拉開始獨(dú)立研究長(zhǎng)效儲(chǔ)能領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)，并且他考慮的是季節(jié)性規(guī)模的儲(chǔ)能技術(shù)，而不僅僅是數(shù)天或數(shù)周的充放電。

原本二人有各自的融資渠道，但Jaramillo決定與蔣教授及Ted Wiley合作，后者是海水電池公司Aquion（該公司的大部分產(chǎn)品都部署于美國(guó)，但在2017年不幸破產(chǎn)）的聯(lián)合創(chuàng)始人。這兩個(gè)強(qiáng)大的團(tuán)隊(duì)決定聯(lián)手合作，而不是相互競(jìng)爭(zhēng)，以破解創(chuàng)建和銷售電網(wǎng)儲(chǔ)能解決方案在科學(xué)和商業(yè)方面的困難挑戰(zhàn)。構(gòu)成團(tuán)隊(duì)最后一塊拼圖的是意大利軟件專家——持有兩個(gè)博士頭銜的Marco Ferraro，他能夠在幾乎所有電力市場(chǎng)上對(duì)波動(dòng)性的可再生能源建模分析，從而以極低的單位兆瓦時(shí)成本提供穩(wěn)定功率的電力供應(yīng)。

其他的公司可能具備其中的一些能力，比如強(qiáng)大的分析建模能力或交易軟件或他們特殊化學(xué)技術(shù)，但各種能力的結(jié)合才使Form Energy脫穎而出，具備強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力。并且他們都是經(jīng)驗(yàn)相對(duì)豐富的企業(yè)家，尤其是Jaramillo曾組建了特斯拉的儲(chǔ)能業(yè)務(wù)部門，該部門改變了儲(chǔ)能行業(yè)的格局。如今，這些開路先鋒們正聯(lián)手解決可再生能源應(yīng)用領(lǐng)域的下一個(gè)重大問題：管理風(fēng)電光電的波動(dòng)性，以經(jīng)濟(jì)可行的方式發(fā)揮它們的作用。

美國(guó)在儲(chǔ)能的嘗試上并不是一帆風(fēng)順的。雖然特斯拉在內(nèi)華達(dá)州建造了超級(jí)工廠，但是特斯拉并不代表美國(guó)的電池生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)的實(shí)力。實(shí)際上，美國(guó)的先進(jìn)電池制造或生產(chǎn)能力十分有限。鋰產(chǎn)量很低，原材料精煉能力也很有限，所以其電動(dòng)汽車和電網(wǎng)儲(chǔ)能嚴(yán)重依賴于亞洲廠家生產(chǎn)的鋰電池。隨著這兩類終端應(yīng)用在美國(guó)的強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)（甚至在新冠時(shí)期也是這樣），這里的初創(chuàng)企業(yè)們迎來了新機(jī)遇。

加州對(duì)“二手電池”的強(qiáng)烈興趣就是其中一個(gè)很好的例子。與中國(guó)類似，加州有時(shí)也不得不大幅減少數(shù)日甚至數(shù)周的風(fēng)電與光伏發(fā)電，但他們并不想浪費(fèi)掉這些過剩產(chǎn)能。使用全新的鋰離子電池來存儲(chǔ)這些電力目前仍是昂貴的，但用從電動(dòng)汽車中取出的二手鋰離子電池來儲(chǔ)能仍然具備相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)可行性，一些技術(shù)類型的企業(yè)正在專注將其變成現(xiàn)實(shí)。

Rejoule是一家加州大學(xué)戴維斯分校的衍生企業(yè)，Jae Wan Park教授在這里研究電動(dòng)汽車特性已有十年。該公司能夠在電動(dòng)汽車使用壽命終結(jié)之后將其電池取出（剩余容量通常是額定容量的80%）并重新組裝。重新裝配的電池可被二次應(yīng)用于電網(wǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域。該公司的關(guān)鍵技術(shù)是能夠快速測(cè)試每塊電池（僅需1分鐘，通常這種測(cè)試需要1天的時(shí)間），替換掉已失效的電池，從而快速地重新組裝完整的電池組。 該公司正在解決的另一個(gè)問題是安全性和使用他人的二手電池帶來的感知風(fēng)險(xiǎn)。為此，Rejoule正在打造一套起火探測(cè)和滅火系統(tǒng)，在不損壞任何電子元件的前提下避免二次利用電池時(shí)溫度過高問題。這種檢測(cè)即時(shí)故障并將電池冷卻的能力將有助于打消用戶和投資者的疑問，使他們更容易接受二手電池。

另一個(gè)加州大學(xué)的相關(guān)衍生企業(yè)名為Smartville，它來自于加州大學(xué)圣地亞哥分校的能源研究中心。該公司關(guān)注的問題是，得到許多不同種類的電動(dòng)汽車電池以及它們各自的不同電池單元，并將其重新應(yīng)用于電網(wǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域。他們?cè)谘芯咳绻麑⒉煌吞?hào)、不同類型車輛中的不同電池捆綁在一起并接入電網(wǎng)進(jìn)行儲(chǔ)能會(huì)發(fā)生什么。他們已經(jīng)設(shè)計(jì)出了功率轉(zhuǎn)換器和一個(gè)狀態(tài)調(diào)整過程來測(cè)試這些電池組并使其適用于電網(wǎng)部署。因?yàn)闇y(cè)試過程需要數(shù)周或數(shù)月的時(shí)間，他們利用測(cè)試中的充電和放電循環(huán)向電網(wǎng)出售服務(wù)，從而在產(chǎn)品出售前增加自身收入。

在二次利用二手電動(dòng)汽車鋰離子電池潛力方面，Rejoule也許算是知名度最高的企業(yè)。該公司利用他們的全壽命周期思維和從一開始就著手設(shè)計(jì)二次利用的方式，可能會(huì)帶來整個(gè)電池制造行業(yè)的革命。他們的電池測(cè)試和管理軟件可被安裝于電動(dòng)汽車中剛開始使用的全新電池組，并持續(xù)性記錄電池的實(shí)時(shí)健康狀態(tài)。這意味著在汽車電池的質(zhì)保期末不再需要進(jìn)行額外測(cè)試協(xié)議，就可快速完成電池從一次利用到二次利用的轉(zhuǎn)變。鋰離子電池再利用的速度和最小阻力很可能將成為它們?cè)趹?yīng)用中是否會(huì)優(yōu)于全新材料電池的決定性因素。Rejoule將是其中的關(guān)鍵。

這三家公司都收到了來自加利福尼亞州能源委員會(huì)的數(shù)百萬美元補(bǔ)助。而美國(guó)聯(lián)邦政府通過國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室也同樣熱衷于這一課題，以減少出行和電網(wǎng)應(yīng)用對(duì)新鋰離子電池持續(xù)供應(yīng)的依賴。

由于鋰是一種可重復(fù)利用的材料，而不是像化石燃料一樣不可重復(fù)利用的資源，一個(gè)國(guó)家應(yīng)該盡可能地增加它的利用次數(shù)。如果美國(guó)本土鋰資源和其他電池材料得到顯著發(fā)展，美國(guó)就能降低對(duì)進(jìn)口的依賴程度。

鋰離子并不是美國(guó)在儲(chǔ)能領(lǐng)域關(guān)注的唯一課題。儲(chǔ)能初創(chuàng)企業(yè)們也正在研究利用其他化學(xué)手段解決主要由風(fēng)電和光伏發(fā)電提供電力的電網(wǎng)的可靠性問題，它們有可能改變美國(guó)甚是全世界的可再生能源市場(chǎng)，這也再次證明了多元化企業(yè)對(duì)美國(guó)的巨大價(jià)值。


原標(biāo)題： 正在改變世界的儲(chǔ)能夢(mèng)之隊(duì)