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來源:中國儲(chǔ)能網(wǎng):研究表明，儲(chǔ)能行業(yè)對(duì)鋰離子電池儲(chǔ)能的接受度越來越高，但是其局限性為其他儲(chǔ)能技術(shù)在儲(chǔ)能市場競爭提供了一些空間。 

在美國，至少有32家公用事業(yè)公司計(jì)劃到2050年實(shí)現(xiàn)無碳排放或?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)在市場上消失或者變得無關(guān)緊要。

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

但是近年來，電力行業(yè)越來越多地傾向于采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。根據(jù)美國能源信息署最近發(fā)布的一份調(diào)查報(bào)告，2010年，美國只部署了7個(gè)電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，總裝機(jī)容量為59MW。截至2018年底，美國正在運(yùn)營的大型電池儲(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：“隨著越來越多的太陽能發(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建設(shè)某些峰值發(fā)電廠的需要。”

 美國喬治梅森大學(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)的快速增長主要由電動(dòng)汽車行業(yè)推動(dòng)。他指出，在過去的五年中，電動(dòng)汽車行業(yè)的快速擴(kuò)張以及隨之而來的生產(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。

 其增長的部分原因與持續(xù)放電時(shí)間增長有關(guān)，當(dāng)Hart在五年前開始關(guān)注和研究儲(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，“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年開通運(yùn)營，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^1GW，儲(chǔ)能總?cè)萘砍^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）能源組合采購和政策高級(jí)總監(jiān)Martin Wyspianski表示，該公司的長期目標(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：“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，能源開發(fā)商對(duì)鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用越來越滿意，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)，這意味著無法通過從附近的公用事業(yè)公司獲取電力來平衡其電力系統(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有確定采用哪種儲(chǔ)能技術(shù)，但在各種情況下，我們采購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：“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：“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，“在使用鋰離子電池時(shí)，用戶可能會(huì)遇到這樣一個(gè)問題，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，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題。例如，美國消防協(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，為其他類型的電池爭奪未來儲(chǔ)能市場的份額供了空間，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)格具有競爭力，并且不易燃的的優(yōu)勢。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)，這是市場上最具競爭力的最佳選擇，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：“鋅空氣電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以將其安裝在任何地方，而其他兩種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)則無法實(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爭的唯一一種電池產(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)營成本較低。 

Tolliver說，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)營取得了成功，因?yàn)椴恍枰嗟谋O(jiān)控，并且可以在更長的時(shí)間內(nèi)保持所需容量。

 Tolliver說，另一種可能的長時(shí)儲(chǔ)能解決方案是液流電池。他說，“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尚未投入運(yùn)營，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)，這使得長期簽約成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。 

Ching補(bǔ)充說，“在電力采購協(xié)議有效期內(nèi)，我們面臨一些問題，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)測是什么？特別是我們?cè)诤灱s采購這些資源之后，可能由于電網(wǎng)需求不斷變化，無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，“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題。”

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

 Ching說，“我認(rèn)為在儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展過程中并不會(huì)事事順利。在未來幾年里，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)如何競爭的想法。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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