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可再生能源在電網應用遭遇瓶頸 存儲成本高達2.5萬億美元
來源：前瞻網 | 0評論 | 4524查看 | 2018-08-01 15:31:00    
       一對500英尺長的煙囪從加利福尼亞州莫斯蘭丁港口的天然氣發電廠直插云霄，給這個美麗的海濱小鎮上投下了一層工業陰影。

　　然而，如果州監管機構簽署，它可能是2020年底世界上最大的鋰離子電池項目的地點，有助于平衡加州電網風能和太陽能的波動。

　　這座300兆瓦的工廠是加利福尼亞州最大的公用事業公司Pacific Gasand Electric四個巨型鋰離子存儲項目之一，在6月底向加州公用事業委員會申請批準。總的來說，它們將為電網增加足夠的存儲容量，為一個月供電大約2,700個家庭(或者存儲每年州政府使用的電力的約0.0009%)。

　　加州的這個項目是全球越來越多的努力之一，包括特斯拉在南澳大利亞的100兆瓦電池陣列，隨著價格下降和可再生能源發電量的增加，建造更大的鋰離子存儲系統。它們使人們越來越樂觀地認為，這些巨型電池將使風能和太陽能能夠取代占比份額大的化石燃料工廠。

　　但是這種樂觀存在不少問題。專家說，這些電池太昂貴，而且持續時間不夠長，限制了它們在電網上的作用。隨著更多可再生能源出現在網絡上，如果我們計劃依靠它們來獲得大量存儲空間——而不是利用碳捕獲技術轉向更廣泛的低碳能源，如核能和天然氣——我們可能會走上一條無法承受的危險道路。

　　小設施

　　根據麻省理工學院和阿貢國家實驗室研究人員2016年的一項分析，今天的電池存儲技術在有限的作用下效果最好，可替代“峰值”發電廠。這些是較小的設施，經常以天然氣為燃料，可以提供不經常運營，在價格和需求高的時候迅速開火。

　　麻省理工學院負責開發電網蓄電池的Form Energy聯合創始人Marco Ferrara說，鋰離子電池可以在未來五年內與這些天然氣峰化器進行經濟競爭。

　　“天然氣生產業務已接近尾聲，鋰離子電池是一個很好的替代品。”他說。

　　這種峰化器正是大多數新的和即將推出的鋰離子電池項目旨在填補的角色。事實上，加州的倉儲項目最終可能取代該地區的三個天然氣設施，其中兩個是峰化器工廠。

　　但是，除了這個外，電池遇到了真正的瓶頸。2016年研究的作者發現，當大量電池存儲添加到電網中時，回報會急劇下降。他們的結論是，將電池存儲與可再生電廠耦合，是大型、靈活的煤炭或天然氣聯合循環電廠的“弱替代品”，這種電廠可隨時開發，連續運行，并改變產量水平，以滿足一整天不斷變化的需求。

　　鋰離子技術不僅對于這個而言過于昂貴，而且電池壽命有限意味著它不適合在幾天、幾周甚至幾個月內填補風能和太陽能發電的空白。

　　這個問題在加利福尼亞尤其嚴重，在秋季和冬季，風能和太陽能都會急劇下降。這是季節性模式的樣子：

　

　　這導致了一個嚴重的問題：當可再生能源在電網上達到高水平時，你需要遠遠更多的風能和太陽能發電廠在高峰時段產生足夠的多余電力，以保持電網在長時間的季節性下降中運行，JesseJenkins說，他是該研究的合著者和能源系統研究員。反過來，這需要電池可以一直存儲它，直到需要它為止。

　　這最終會是一筆天文數字。

　　加州還在夢想著

　　加州長期以來無法忽視這些問題。該州已經有望在2020年之前從清潔來源獲得50%的電力，立法機構再次考慮一項法案，要求它到2045年達到100%。為了使問題復雜化，監管機構在1月份投票決定關閉該州最后一座核電站，這是一種無碳能源，提供24%的PG&E能源。這將使加州嚴重依賴可再生能源來實現其目標。

　　總部位于波士頓的能源政策智庫Clean Air Task Force最近發現，加州可再生能源達到80%的標志意味著夏季將有大量的剩余發電，960萬兆瓦時的能源需要儲存。達到100%將需要3630萬。

　　該州目前總共擁有150,000兆瓦時的能源儲存。(這主要是抽水電蓄電池，只占很小一部分電池。)

　

　　建立達到該州目標所需的可再生能源發電和儲存水平將成倍地推高成本，從50%的每兆瓦時49美元增加到100%的1,612美元。

　　而且還是假設鋰離子電池的成本約為現在的三分之一。


　　“該系統完全由存儲成本占主導地位。”Clean Air Task Force高級顧問史蒂夫·布里克說。“你建造這個巨大的存儲機器，你在年中填滿，然后浪費掉它。這是一項巨大的資本投資，很少得到利用。”

　　這些將大大增加消費者的電費。

　　“你必須停下來問問自己：‘公眾會支持表這一點嗎?’”布里克說。

　　同樣，今年早些時候在能源與環境科學領域的一項研究發現，滿足美國80%的風能和太陽能用電需要全國范圍的高速傳輸系統，可以平衡數百英里的可再生能源發電，或12小時整個系統的電力存儲。

　　按照目前的價格，這種規模的電池存儲系統將花費超過2.5萬億美元。

　　一個可怕的價格標簽

　　當然，更便宜和更好的網格存儲是可能的，研究人員和初創公司正在探索各種可能性。最近從比爾·蓋茨的Breakthrough Energy Ventures獲得資金的Form Energy，正試圖開發具有更長持續時間的含水硫磺液流電池，其成本可能是鋰離子電池的五分之一。

　　Ferrara的模型已經發現，這種電池可以使可再生能源為大多數電網提供90%的電力需求，成本僅略高于今天。

　　但是，對于那些類型的電池突破來說是危險的——即使Form Energy或其他公司確實有將其拉低，成本仍會指數上升超過90%的門檻，Ferrara說。
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