來(lái)源:中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng):研究表明，儲(chǔ)能行業(yè)對(duì)鋰離子電池儲(chǔ)能的接受度越來(lái)越高，但是其局限性為其他儲(chǔ)能技術(shù)在儲(chǔ)能市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提供了一些空間。

在美國(guó)，至少有32家公用事業(yè)公司計(jì)劃到2050年實(shí)現(xiàn)無(wú)碳排放或?qū)崿F(xiàn)凈零排放目標(biāo)，因此需要部署更多儲(chǔ)能系統(tǒng)。

早在2012年，當(dāng)Stoel Rives律師事務(wù)所的合伙人Morten Lund首次參加儲(chǔ)能技術(shù)會(huì)議時(shí)，他對(duì)各種儲(chǔ)能技術(shù)有了一些了解。

Lund指出，鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為過(guò)于昂貴，另外還一些機(jī)械式儲(chǔ)能系統(tǒng)，例如抽水蓄能設(shè)施和壓縮空氣儲(chǔ)能，還有一種是抽水蓄能的技術(shù)，其中涉及垂直鉆井和深井技術(shù)。如今有些儲(chǔ)能技術(shù)或者已經(jīng)在市場(chǎng)上消失或者變得無(wú)關(guān)緊要。

Lund說(shuō)，“這些儲(chǔ)能技術(shù)幾乎都宣稱(chēng)將成為電池儲(chǔ)能技術(shù)的替代品，因?yàn)殡姵貎?chǔ)能系統(tǒng)根本不能解決長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能問(wèn)題。當(dāng)然，鋰離子電池也是如此。”

但是近年來(lái)，電力行業(yè)越來(lái)越多地傾向于采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。根據(jù)美國(guó)能源信息署最近發(fā)布的一份調(diào)查報(bào)告，2010年，美國(guó)只部署了7個(gè)電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，總裝機(jī)容量為59MW。截至2018年底，美國(guó)正在運(yùn)營(yíng)的大型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的總裝機(jī)容量為869 MW，儲(chǔ)能總?cè)萘繛?,236 MWh，而鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)占到90％以上。

杜克能源公司儲(chǔ)能、微電網(wǎng)和熱電聯(lián)產(chǎn)開(kāi)發(fā)總經(jīng)理Zay Kuznar表示，許多公用事業(yè)公司都在制定自己的碳排放目標(biāo)，而可再生能源發(fā)電設(shè)施將在其中發(fā)揮重要作用。

Kuznar說(shuō)：“隨著越來(lái)越多的太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電并入電網(wǎng)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成為了一種幫助消除可再生能源間歇性的重要資源，此外還有一些持續(xù)放電時(shí)間更長(zhǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)（例如液流電池等），我認(rèn)為這將成為至關(guān)重要的一環(huán)，可以潛在地抵消未來(lái)建設(shè)某些峰值發(fā)電廠的需要。”

美國(guó)喬治梅森大學(xué)（George Mason）政策與政府學(xué)院科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新政策中心主任David Hart教授表示，電池儲(chǔ)能行業(yè)的快速增長(zhǎng)主要由電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)推動(dòng)。他指出，在過(guò)去的五年中，電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的快速擴(kuò)張以及隨之而來(lái)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)模在降低電池單位成本方面發(fā)揮了重要作用。

其增長(zhǎng)的部分原因與持續(xù)放電時(shí)間增長(zhǎng)有關(guān)，當(dāng)Hart在五年前開(kāi)始關(guān)注和研究?jī)?chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，人們當(dāng)時(shí)認(rèn)為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)只能提供1到3個(gè)小時(shí)的持續(xù)放電時(shí)間，而現(xiàn)在，4小時(shí)持續(xù)放電時(shí)間是標(biāo)準(zhǔn)配置，并且正在部署6小時(shí)和8小時(shí)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

Hart說(shuō)，“這與季節(jié)性需求之間有很大的差距。但是對(duì)于可再生能源整合而言，其規(guī)模是不同的。因此，如果鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠經(jīng)濟(jì)可行擴(kuò)大規(guī)模，那將是一個(gè)巨大的貢獻(xiàn)。”

公用事業(yè)公司注重鋰離子電池的良好條款和條件

今年早些時(shí)候，太平洋天然氣和電力公司（PG＆E）向加利福尼亞州的監(jiān)管機(jī)構(gòu)提出了一項(xiàng)申請(qǐng)，計(jì)劃部署五個(gè)鋰離子電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，這些儲(chǔ)能項(xiàng)目的規(guī)?？傆?jì)為423MW/1692 MWh，計(jì)劃于今年8年開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，使該公司合同規(guī)定部署的儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)總?cè)萘砍^(guò)1GW，儲(chǔ)能總?cè)萘砍^(guò)4GWh。這些電池儲(chǔ)能項(xiàng)目被確定為解決加州電力系統(tǒng)潛在資源充足性短缺問(wèn)題的更廣泛努力的一部分。

太平洋天然氣和電力公司（PG＆E）能源組合采購(gòu)和政策高級(jí)總監(jiān)Martin Wyspianski表示，該公司的長(zhǎng)期目標(biāo)與加州到2045年巡邏艇實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)脫碳目標(biāo)相一致。

Wyspianski補(bǔ)充說(shuō)：“當(dāng)我們?cè)噲D脫碳或在投資組合中添加可再生能源時(shí)，我們需要考慮有哪些技術(shù)可以支持電網(wǎng)可靠性，而這就是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)揮重要的地方。”

他指出，能源開(kāi)發(fā)商對(duì)鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用越來(lái)越滿(mǎn)意，而鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是太平洋天然氣和電力公司（PG＆E）儲(chǔ)能采購(gòu)要約報(bào)價(jià)的主要儲(chǔ)能技術(shù)。

公用事業(yè)廠商夏威夷電力公司規(guī)劃和技術(shù)高級(jí)副總裁Colton Ching表示，該公司面臨著管理孤島電網(wǎng)的獨(dú)特挑戰(zhàn)，這意味著無(wú)法通過(guò)從附近的公用事業(yè)公司獲取電力來(lái)平衡其電力系統(tǒng)，為此一直在考慮將儲(chǔ)能部署作為其未來(lái)資源組合的關(guān)鍵部分。

夏威夷電力公司在今年9月請(qǐng)求該州監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)7項(xiàng)太陽(yáng)能+儲(chǔ)能項(xiàng)目合同，以及在瓦胡島和毛伊島的獨(dú)立部署儲(chǔ)能系統(tǒng)的合同。這些項(xiàng)目計(jì)劃在2022年和2023年完成，儲(chǔ)能總?cè)萘繉⒔?GWh。

Ching表示，“雖然夏威夷電力公司并沒(méi)有確定采用哪種儲(chǔ)能技術(shù)，但在各種情況下，我們采購(gòu)的都是鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，因?yàn)殇囯x子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在商業(yè)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。”

Kuznar表示，杜克能源公司（Duke Energy）一直在其服務(wù)范圍內(nèi)為各種應(yīng)用案例部署儲(chǔ)能系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)可靠性較差、處理大量系統(tǒng)需求，以及需要調(diào)節(jié)頻率的區(qū)域電網(wǎng)提供支持。

Kuznar說(shuō)：“我們已經(jīng)部署或正在部署的大多數(shù)儲(chǔ)能項(xiàng)目都采用的是鋰離子電池，因?yàn)閺纳虡I(yè)角度來(lái)看，我們可以在那里獲得很好的條款和條件。”

其他電池技術(shù)也在尋求自己的市場(chǎng)份額

但是有些人認(rèn)為鋰離子電池有不利之處。Stoel Rives公司的Lund說(shuō)：“鋰離子電池本身存在缺陷，我迫不及待地希望有更好的電池技術(shù)出現(xiàn)并對(duì)其進(jìn)行替換，因?yàn)樗€不夠好。”

Lund補(bǔ)充說(shuō)，“在使用鋰離子電池時(shí)，用戶(hù)可能會(huì)遇到這樣一個(gè)問(wèn)題，即其使用方式將會(huì)影響功能和工作壽命。從某種意義上說(shuō)，如果每天充放電幾次，其退化和磨損程度要快得多。這個(gè)缺陷使得獨(dú)立部署的電網(wǎng)規(guī)模電池項(xiàng)目難以獲得融資。”

此外，亞利桑那州公共服務(wù)公司的一個(gè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)于去年4月發(fā)生起火并爆炸，引起了人們對(duì)鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性的廣泛關(guān)注，而鋰離子電池儲(chǔ)能行業(yè)正在努力解決這一問(wèn)題。例如，美國(guó)消防協(xié)會(huì)于去年9月發(fā)布了一項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)，以應(yīng)對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)面臨的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)和安全問(wèn)題。

這些挑戰(zhàn)以及鋰離子電池的持續(xù)放電時(shí)間較短的限制，為其他類(lèi)型的電池爭(zhēng)奪未來(lái)儲(chǔ)能市場(chǎng)的份額供了空間，其中包括鋅空氣電池。鋅空氣電池生產(chǎn)商Zinc8 Energy Solutions公司總裁、首席執(zhí)行官兼董事Ron MacDonald表示，鋅空氣電池具有原材料容易獲得、價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)力，并且不易燃的的優(yōu)勢(shì)。Zinc8公司推出的鋅空氣電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的持續(xù)放電時(shí)間約為8小時(shí)，這是市場(chǎng)上最具競(jìng)爭(zhēng)力的最佳選擇，除了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)或抽水蓄能項(xiàng)目之外。

他補(bǔ)充說(shuō)：“鋅空氣電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以將其安裝在任何地方，而其他兩種長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)則無(wú)法實(shí)現(xiàn)。”

ICF公司儲(chǔ)能技術(shù)高級(jí)經(jīng)理Todd Tolliver表示，鋅空氣電池可能是在某些方面可以與鋰離子電池競(jìng)爭(zhēng)的唯一一種電池產(chǎn)品。這種電池之所以特別具有吸引力，是因?yàn)槠潆娊赓|(zhì)的降解速度要比當(dāng)前的鋰離子電池要慢得多，其性能和特點(diǎn)使其運(yùn)營(yíng)成本較低。

Tolliver說(shuō)，鋅空氣電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)在偏遠(yuǎn)地區(qū)或難以接近的地方的部署和運(yùn)營(yíng)取得了成功，因?yàn)椴恍枰嗟谋O(jiān)控，并且可以在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持所需容量。

Tolliver說(shuō)，另一種可能的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能解決方案是液流電池。他說(shuō)，“液流電池與通常人們想到的電池在本質(zhì)上有所不同。鉛酸電池或鋰離子電池的電解質(zhì)主要由固體材料組成，并沒(méi)有活動(dòng)部件，而液流電池基于液體電解質(zhì)，需要泵送電解質(zhì)材料并通過(guò)離子膜相互作用。

液流電池也具有某些缺點(diǎn)（例如能量密度相對(duì)較低），并且不同液流電池廠商推出的產(chǎn)品不多，這意味著一種液流電池可能與另一種液流電池完全不同。但液流電池電解質(zhì)的降解程序非常有限，可以達(dá)到很高的充放電次數(shù)，并且比鋰離子電池具有更長(zhǎng)的持續(xù)放電時(shí)間，通常在8到12個(gè)小時(shí)。

盡管一些公用事業(yè)公司越來(lái)越多地部署電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，但其部署也面臨著一系列挑戰(zhàn)。盡管夏威夷電力公司最近的采購(gòu)尚未投入運(yùn)營(yíng)，但迄今為止，該公司所面臨的挑戰(zhàn)之一是與電池儲(chǔ)能技術(shù)相對(duì)較新有關(guān)，這使得長(zhǎng)期簽約成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

Ching補(bǔ)充說(shuō)，“在電力采購(gòu)協(xié)議有效期內(nèi)，我們面臨一些問(wèn)題，例如對(duì)電池更換的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)如何規(guī)劃和定價(jià)？對(duì)電池退化率的預(yù)測(cè)是什么？特別是我們?cè)诤灱s采購(gòu)這些資源之后，可能由于電網(wǎng)需求不斷變化，無(wú)法確切地得知在多年之后將如何使用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。”

另一個(gè)挑戰(zhàn)是如何駕馭儲(chǔ)能項(xiàng)目的監(jiān)管審批流程。杜克能源公司的Kuznar說(shuō)，“監(jiān)管機(jī)構(gòu)習(xí)慣于對(duì)輸電資產(chǎn)、配電資產(chǎn)或發(fā)電資產(chǎn)進(jìn)行審批。我認(rèn)為，展示電池儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)值的商業(yè)案例是我們必須跳出原有框架去思考的問(wèn)題。”

Ching指出，儲(chǔ)能技術(shù)在過(guò)去幾年中獲得了很多關(guān)注，但仍處于起步階段。

Ching說(shuō)，“我認(rèn)為在儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展過(guò)程中并不會(huì)事事順利。在未來(lái)幾年里，我們將獲得一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，這些因素將影響和改變?nèi)藗儗?duì)儲(chǔ)能技術(shù)的作用、不同儲(chǔ)能技術(shù)如何競(jìng)爭(zhēng)的想法。公用事業(yè)公司在規(guī)劃電力系統(tǒng)時(shí)需要牢記這一點(diǎn)，而不是把一切都押注在某種特定的儲(chǔ)能系統(tǒng)或技術(shù)上。如果在現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)方面投入過(guò)多，可能會(huì)喪失利用更好儲(chǔ)能技術(shù)的機(jī)會(huì)。”

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