反對可再生能源的一個(gè)論點(diǎn)是，它是不穩(wěn)定的——風(fēng)力發(fā)電僅在刮風(fēng)時(shí)才能工作，太陽能電池板僅在白天才會(huì)產(chǎn)生電力。這就是電能存儲(chǔ)(Electrical Energy Storage, EES)發(fā)揮作用的地方，當(dāng)能量產(chǎn)生時(shí)將其存儲(chǔ)起來，并在需要時(shí)將其返回。
傳統(tǒng)的抽水水力發(fā)電方法依賴于位于不同水平面的兩個(gè)相連的水庫。當(dāng)太陽照耀或風(fēng)吹時(shí)，可再生能源被用來將水從下水庫抽到上水庫，有效地儲(chǔ)存能量。在夜間或需求高的時(shí)候，上層水庫的水向下流動(dòng)，通過水輪機(jī)將流回下層水庫的水發(fā)電。抽水蓄能是最大的電網(wǎng)儲(chǔ)能形式，占全球已安裝電網(wǎng)儲(chǔ)能的95%。
水庫水力系統(tǒng)的問題是蓄水池需要大量空間，這可能對環(huán)境和社會(huì)都有影響。另一種方法是，通過電化學(xué)能源技術(shù)將能源儲(chǔ)存在電池中。
在很長一段時(shí)間里，可再生能源的電池儲(chǔ)存成本被認(rèn)為是令人望而卻步的。事實(shí)上，十年前，鋰離子蓄電池的價(jià)格約為1,200美元/千瓦時(shí)。如今，由于大力發(fā)展價(jià)格低廉且更有影響力的電動(dòng)汽車（EV）用鋰離子電池，電池的成本已經(jīng)降至150美元/千瓦時(shí)至200美元/千瓦時(shí)，到2025年，電池成本或低于100美元/千瓦時(shí)。
成本下降使鋰離子電池在存儲(chǔ)可再生資源中成為可實(shí)用方法，并開發(fā)超大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)。這些現(xiàn)代EES系統(tǒng)的特點(diǎn)是額定功率為兆瓦(MW)，儲(chǔ)能容量為兆瓦小時(shí)(MWh)。2021年，全球有1,363個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目運(yùn)行，11個(gè)項(xiàng)目正在建設(shè)中。40%的運(yùn)營項(xiàng)目位于美國，加利福尼亞以215個(gè)儲(chǔ)能運(yùn)營項(xiàng)目居美國首位，其次是夏威夷、紐約、德克薩斯。
以下是全球六大電網(wǎng)存儲(chǔ)系統(tǒng)：
Vistra Moss Landing
蒙特利縣，加利福尼亞州
1600 兆瓦時(shí)/400 兆瓦
這是目前全球最大規(guī)模的電網(wǎng)級(jí)鋰離子蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。Moss Landing儲(chǔ)能電站自從1950年開始產(chǎn)電，曾一度是加利福尼亞州最大的發(fā)電站。2018年，該發(fā)電站啟動(dòng)了300兆瓦/1,200兆瓦時(shí)的蓄電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，一期于2020年開始運(yùn)營。自那以后，二期又增加了100兆瓦/400兆瓦時(shí)的容量，并于2022年宣布計(jì)劃在2023年再新增350兆瓦/1,400兆瓦時(shí)。二期階段并非全無問題，部分電池儲(chǔ)能系統(tǒng)偶爾因?yàn)檫^熱需要暫時(shí)性關(guān)閉。
Manatee Energy Storage Center
馬納提縣，佛羅里達(dá)州
900 兆瓦時(shí)/409 兆瓦
第一批電池模塊于2021年由佛羅里達(dá)電力與照明公司（FPL）員工安裝在Manatee能源儲(chǔ)能中心（Manatee Energy Storage Center）。Manatee儲(chǔ)存工廠與現(xiàn)有的太陽能發(fā)電廠位于同一地點(diǎn)。隨著幾個(gè)較小型太陽能和儲(chǔ)能工廠的建成，該公司將使兩座天然氣工廠停止運(yùn)行。在工程的整個(gè)生命周內(nèi)為電力公司的客戶節(jié)省1億美元的燃料和運(yùn)營成本。
到目前為止，F(xiàn)PL表示，已經(jīng)安裝了132個(gè)單獨(dú)的38噸電池容器及其逆變器，正在現(xiàn)場安裝超過5萬個(gè)電池模塊。FPL的目標(biāo)是從現(xiàn)在到2030年在其服務(wù)領(lǐng)域安裝額外的700MW電池存儲(chǔ)。
Valley Center
圣迭戈縣，加利福尼亞州
560 兆瓦時(shí)/140 兆瓦
2022年初，可再生能源項(xiàng)目運(yùn)營商以及開發(fā)商Terra-Gen將Valley Center電池存儲(chǔ)項(xiàng)目上線，向當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)提供清潔能源。
該項(xiàng)目已經(jīng)建成，可向當(dāng)?shù)靥峁?40兆瓦的電力，能夠持續(xù)4小時(shí)，以支持當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的可靠性和彈性。
在圣迭戈縣的設(shè)施建設(shè)期間，該公司在將鋰離子電池模塊安裝到外殼內(nèi)的機(jī)架之前，搬進(jìn)了53個(gè)20噸和40噸的電池外殼。
Victorian Big Battery
維多利亞，澳大利亞
450 兆瓦時(shí)/300 兆瓦
2017年，曾是全球最大規(guī)模的鋰離子電池電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能在澳大利亞Hornsdale啟動(dòng)。有關(guān)人士指出是由于可再生能源造成的電力不足，Elon Musk承諾在緊迫的時(shí)間內(nèi)建設(shè)100兆瓦的設(shè)施，免費(fèi)供應(yīng)。Hornsdale的成功在許多方面推動(dòng)了整個(gè)鋰離子電網(wǎng)儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展。
Victorian Big Battery是一家并網(wǎng)發(fā)電的電池存儲(chǔ)設(shè)施，位于澳大利亞維多利亞吉隆附近。在2021年初開始建設(shè)，電池系統(tǒng)于2021年12月投入運(yùn)營。Victorian Big Battery由212組特斯拉超級(jí)鋰離子蓄電池組成，每一組蓄電池的容量高達(dá)3兆瓦。該電池系統(tǒng)能夠存儲(chǔ)足夠的電力，可以為維多利亞百萬家庭提供長達(dá)半小時(shí)的電力。
Alamitos Energy Center
長灘，加利福尼亞
400 兆瓦時(shí)/100 兆瓦
Alamitos能源中心（AES）最初建于20世紀(jì)50年代，是天然氣發(fā)電系統(tǒng)的所在地。AES是加州第二大電力工廠。AES電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是第一個(gè)獨(dú)立的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，專門設(shè)計(jì)用于取代美國天然氣發(fā)電廠。
AES Alamitos電池系統(tǒng)不僅可以在電力需求高峰時(shí)及時(shí)提供電力，還可以支持電網(wǎng)現(xiàn)代化，增加可再生能源的整合，降低成本以及溫室氣體排放。該系統(tǒng)采用的是AES與西門子的合資企業(yè)Fluence的Advancion 5鋰離子電池存儲(chǔ)技術(shù)。
100兆瓦/400兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能將允許國家‘留出’可再生能源在高峰時(shí)間段使用，并通過釋放儲(chǔ)存的可再生能源來滿足高峰需求，從而減少化石燃料的依賴。這一輸出相當(dāng)于在高峰時(shí)期為2.2萬戶當(dāng)?shù)丶彝ナ褂们鍧嵞茉凑彰鳌?/p>
Saticoy BESS
文圖拉縣, 加利福尼亞
400 兆瓦時(shí)/100 兆瓦
Saticoy電力存儲(chǔ)系統(tǒng)（BESS）耗時(shí)九個(gè)月完成，并在2021年中完工。該發(fā)電廠可存儲(chǔ)的電力可為整個(gè)加州的Oxnard供電4小時(shí)，或可為文圖拉縣提供半小時(shí)的電力。
Saticoy BESS配備142組特斯拉超級(jí)電池組，每組蓄電池都可存儲(chǔ)3兆瓦，整個(gè)發(fā)電廠可以存儲(chǔ)大約100兆瓦/400兆瓦時(shí)的電力。特斯拉超級(jí)電池組可以通過電網(wǎng)充電，在非高峰時(shí)段儲(chǔ)能，并可以放電以匹配電力供應(yīng)和需求，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。
中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì) 楊柳翻譯
2022.4.2