近兩年來，野火對(duì)美國(guó)，尤其是西海岸地區(qū)的電力供應(yīng)造成了很大的威脅，出于對(duì)野火造成的電力短缺的擔(dān)心，美國(guó)的儲(chǔ)能規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)。去年，加利福尼亞州儲(chǔ)能系統(tǒng)售出量就已經(jīng)超過了1萬臺(tái)。今年，加州部分地區(qū)的儲(chǔ)能項(xiàng)目許可申請(qǐng)比2018年翻了一倍多。

據(jù)加州儲(chǔ)能聯(lián)盟(California Energy Storage Alliance，簡(jiǎn)稱CESA)統(tǒng)計(jì)，過去10年間，美國(guó)可再生能源占比得到了很大提高，發(fā)電部門的碳排放量下降了29%，煤炭在電力結(jié)構(gòu)中的比重從45%下降到了23%。天然氣的占比增加了約三分之一，從24%增加到38%，風(fēng)能和光伏發(fā)電量分別從幾乎為零增加到7.3%和1.8%。

隨著可再生能源的普及，水電、風(fēng)能、光伏等能源的間歇性仍在阻礙其進(jìn)一步發(fā)展，而儲(chǔ)能的崛起成為解決這一難題的方案。美國(guó)儲(chǔ)能協(xié)會(huì)(U.S. Energy Storage Association, 簡(jiǎn)稱ESA)認(rèn)為，無論宏觀政策或經(jīng)濟(jì)因素如何變化，從化石燃料向可再生能源轉(zhuǎn)型都是大勢(shì)所趨，而儲(chǔ)能在未來將發(fā)揮越來越大的作用。

1.85億美元或“砸向”儲(chǔ)能

在8月份以來的停電危機(jī)中，有部分觀點(diǎn)認(rèn)為電力危機(jī)是由于目前過多的可再生能源發(fā)電造成的。“一些頭條新聞和專家的引述錯(cuò)誤地將斷電歸咎于光伏發(fā)電，”加州光儲(chǔ)協(xié)會(huì)(California Solar & Storage Association)執(zhí)行董事Bernadette Del Chiaro說。相反，Del Chiaro認(rèn)為，“如果不是電網(wǎng)上所有的光伏發(fā)電，周末的停電時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)、范圍更廣。我們需要的是更多的光伏發(fā)電與太陽能電池相結(jié)合，來覆蓋晚上的高峰負(fù)荷，而不是建造更多的化石燃料發(fā)電廠。”

自2001年電力危機(jī)以來，加州超過100萬個(gè)用戶安裝了共9吉瓦的光伏發(fā)電裝置。加州媒體The Desert Sun表示，如果沒有這些系統(tǒng)幫助降低下午3點(diǎn)(加州電力需求實(shí)際達(dá)到峰值的時(shí)間)的峰值需求，壓力會(huì)更大。

但CESA說，在加州，儲(chǔ)能只能提供少量的容量來滿足需求。根據(jù)美國(guó)加州電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商CAISO的統(tǒng)計(jì)，8月中旬大規(guī)模停電時(shí)，電力缺口在111兆瓦至4400兆瓦之間，而目前整個(gè)州僅有約200兆瓦的電網(wǎng)儲(chǔ)能(不包括抽水蓄能)。

根據(jù)密歇根大學(xué)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020年，美國(guó)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量超過23.2吉瓦，而總裝機(jī)容量為1100吉瓦。全球儲(chǔ)能裝機(jī)容量總計(jì)為173.6吉瓦。

2020年，全球共有1355個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目投入運(yùn)營(yíng)，40%正在運(yùn)營(yíng)的項(xiàng)目位于美國(guó)。加州以215個(gè)運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目(4.2吉瓦)成為美國(guó)運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目最多的州，其次是夏威夷、紐約和得克薩斯。

根據(jù)《美國(guó)復(fù)蘇和再投資法》，美國(guó)能源部可動(dòng)用1.85億美元的資金，以支持16個(gè)容量超過530兆瓦的大型能源儲(chǔ)存項(xiàng)目。目前，儲(chǔ)能技術(shù)正在變得更加高效和經(jīng)濟(jì)可行。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，10年來，美國(guó)的能源儲(chǔ)存經(jīng)濟(jì)價(jià)值高達(dá)2284億美元。

今年以來，美國(guó)各地尤其是加州接收到的儲(chǔ)能項(xiàng)目許可申請(qǐng)正在激增。在舊金山以北約80英里的Sonoma，據(jù)當(dāng)?shù)毓賳T稱，今年上半年已經(jīng)簽發(fā)了174份許可證，超過了2019年全年的161個(gè)。該地2018年發(fā)放了76份許可證，2017年則為47份。

目前，CAISO有超過216兆瓦正在運(yùn)行的商業(yè)化儲(chǔ)能項(xiàng)目。如果所有項(xiàng)目如期完工，年底將達(dá)到923兆瓦，是2020年年初的6倍。CAISO首席執(zhí)行官Steve Berderich說，要想在2045年前實(shí)現(xiàn)加州無碳電網(wǎng)的目標(biāo)，就需要部署總?cè)萘?5吉瓦的儲(chǔ)能系統(tǒng)。加州儲(chǔ)能聯(lián)盟稱，未來兩到三年內(nèi)，加州將有大約1吉瓦的儲(chǔ)能投入使用。同時(shí)，弗吉尼亞州和內(nèi)華達(dá)州宣布了總計(jì)3.4吉瓦的長(zhǎng)期儲(chǔ)能目標(biāo)。

今年七月，由Switch和Capital Dynamics公司發(fā)起的“吉瓦1號(hào)”(Gigawatt 1)項(xiàng)目破土動(dòng)工。該項(xiàng)目將是全球最大的用戶側(cè)光儲(chǔ)項(xiàng)目，總投資13億美元，將建設(shè)555兆瓦的光伏電站和800兆瓦時(shí)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。Switch執(zhí)行副總裁Adam Kramer稱，該項(xiàng)目確保Switch的電力成本將保持在5美分/千瓦時(shí)的范圍內(nèi)。

電池儲(chǔ)能“雄心”

通常，光伏和風(fēng)力發(fā)電廠建在遠(yuǎn)離人口中心的地方，需要通過遠(yuǎn)距離輸電。而電池可以占用更少的土地，使它們能夠安裝在最需要它們的地方。

同時(shí)，由于鋰離子電池成本的下降，電池系統(tǒng)的成本在過去十年中大幅下降——2012年至2019年間下降了76%。

Capital Dynamics的董事總經(jīng)理Benoit Allehaut說，該公司正在加州開發(fā)2吉瓦的獨(dú)立儲(chǔ)能設(shè)備，從2022年開始使用。“如果發(fā)生了火災(zāi)導(dǎo)致停電，電池可以為需要的地方提供能源，而不受傳輸限制。”

七月底，特斯拉和PG&E最近在加州Moss Landing的一項(xiàng)創(chuàng)紀(jì)錄的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)破土動(dòng)工，預(yù)計(jì)將于2021年第二季度開始運(yùn)行。在高需求時(shí)期，該儲(chǔ)能系統(tǒng)將有能力以182.5兆瓦時(shí)的速率，可持續(xù)4個(gè)小時(shí)向電網(wǎng)輸送高達(dá)730兆瓦時(shí)的電力，而且經(jīng)過升級(jí)后的系統(tǒng)可以達(dá)到1.1吉瓦時(shí)。特斯拉稱，這可以為舊金山的每個(gè)家庭供電6個(gè)小時(shí)。

而在加州圣迭戈，LS Power公司開發(fā)的Gateway儲(chǔ)能項(xiàng)目在九月份完成了建設(shè)，該項(xiàng)目容量為250兆瓦，是目前世界上最大的電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。

根據(jù)2013年立法機(jī)關(guān)通過的加州儲(chǔ)能法案(AB 2514)，要求公用事業(yè)公司在2024年前提供至少1325兆瓦的可運(yùn)行儲(chǔ)能能力，其中PG&E的份額為580兆瓦。

PG&E高級(jí)副總裁Fong Wan表示，電池儲(chǔ)能在提高電網(wǎng)效率和可靠性、減少對(duì)化石燃料發(fā)電的依賴方面發(fā)揮著不可或缺的作用，可以給用戶帶來更低的總體成本。

PG&E表示，除了增加其公用事業(yè)規(guī)模的電池儲(chǔ)能，它還將繼續(xù)幫助用戶安裝住宅和其他用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)。該公司表示，截止7月份，超過1萬名客戶(大部分是居民)已經(jīng)安裝了電池儲(chǔ)能裝置，總?cè)萘考s為140兆瓦。

Guidehouse Insights的研究分析師Ricardo Rodriguez表示，今年，美國(guó)各企業(yè)預(yù)計(jì)將在2020年在該公司所在地或其附近安裝220兆瓦的儲(chǔ)能設(shè)備，儲(chǔ)能容量將在2029年前翻兩番。

抽水蓄能仍是最大來源

不過，電池并不是儲(chǔ)能的唯一選擇，抽水蓄能發(fā)電也是儲(chǔ)能的重要來源。一些州也在關(guān)注發(fā)展抽水蓄能的可能性。今年早些時(shí)候，加州公共事業(yè)委員會(huì)(California Public Utilities Commission)宣布，到2026年建設(shè)約1吉瓦的抽水蓄能或類似的長(zhǎng)期儲(chǔ)能資源。

截至2018年，抽水蓄能水電約占美國(guó)商業(yè)儲(chǔ)能容量的95%，全國(guó)裝機(jī)容量約為21.6吉瓦。不過專家們說，要找到合適的抽水蓄能電站的位置是非常困難的，這些電站規(guī)模巨大，依賴于山區(qū)等特定的地理位置，而且開發(fā)時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)10年。

同時(shí)，抽水蓄能的發(fā)展將需要大量的開支，尤其是在修建水庫和發(fā)電廠方面，“一旦開始遠(yuǎn)距離輸電，成本會(huì)開始大幅上升，”美國(guó)儲(chǔ)能項(xiàng)目開發(fā)商Daybreak Power首席執(zhí)行官 Jim Day說。不過他認(rèn)為，盡管成本高昂，抽水蓄能電站仍然具有發(fā)展意義，因?yàn)樗氖褂脡勖L(zhǎng)，能夠提供幾十年的蓄水量。

2018年，美國(guó)能源部的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)可再生能源發(fā)電量增長(zhǎng)的模型，到本世紀(jì)中葉，美國(guó)水電裝機(jī)容量可能從2015年的101吉瓦增長(zhǎng)到近150吉瓦，其中新增抽水蓄能容量為36吉瓦。分析認(rèn)為，抽水蓄能具有內(nèi)在靈活性及其提供所需運(yùn)行儲(chǔ)備和提高電網(wǎng)可靠性的能力。

伍德麥肯茲儲(chǔ)能主管Daniel Finn-Foley說，抽水蓄能是目前正在使用的一種關(guān)鍵的技術(shù)，如果可以解決地理上的問題，將會(huì)有機(jī)會(huì)建造更多的抽水蓄能電站，因?yàn)檫@是一種大家都很了解的、有效的技術(shù)，可以儲(chǔ)存大量能源。

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