紐約時報發(fā)表文章，題目是：Giant Batteries Are Transforming the Way the U.S. Uses Electricity（巨型儲能電池正在改變美國的用電方式）。

加利福尼亞州從太陽能獲取的電力比美國其他任何州都多。但有一個時間差問題：太陽能在白天充足，但在晚上消失了，就像人們下班回家一樣，而此時電力需求激增。為了填補這一缺口，電力公司通常會燃燒更多的化石燃料，如天然氣。

現(xiàn)在這種情況正在改變。

自2020年以來，加利福尼亞州安裝的巨型電池數(shù)量超過了除中國以外的世界任何地方。它們可以在白天吸收多余的太陽能，并在天黑時儲存起來使用。這些電池在加州的電網(wǎng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，在晚上部分取代了化石燃料。例如，在4月30日晚上7點到10點之間，電池提供了加州五分之一以上的電力，并在幾分鐘內(nèi)輸出了7046兆瓦的電力，相當(dāng)于七個大型核反應(yīng)堆的產(chǎn)能。

在全國范圍內(nèi)，電力公司越來越多地使用集裝箱大小的巨型電池來解決可再生能源的最大弱點：風(fēng)能和太陽能的間歇性。研究公司BloombergNEF的美國電力分析主管Helen Kou表示：“加州正在發(fā)生的事情讓我們得以一窺未來其他電網(wǎng)可能發(fā)生的事情。電池正迅速從這些利基應(yīng)用轉(zhuǎn)向?qū)⒋罅靠稍偕茉崔D(zhuǎn)移到需求高峰期。”

在過去的三年里，美國全國電網(wǎng)的電池存儲容量增長了十倍，達(dá)到16000兆瓦。今年，這一數(shù)字預(yù)計將再次翻一番，其中得克薩斯州、加利福尼亞州和亞利桑那州的增幅最大。大多數(shù)電網(wǎng)電池使用鋰離子技術(shù)，類似于智能手機或電動汽車中的電池。隨著電動汽車行業(yè)在過去十年中的擴張，電池成本下降了80%，使其在大規(guī)模儲能方面具有競爭力。聯(lián)邦補貼也刺激了儲能裝機的增長。隨著電池裝機的激增，電力公司正在以智能的方式管理電池，應(yīng)對太陽能和風(fēng)電場發(fā)電量的大幅波動，減少輸電線路的擁堵，防止在夏季的熱浪中停電。

加利福尼亞州制定了應(yīng)對氣候變化的宏偉目標(biāo)，政策制定者希望到2045年，電網(wǎng)電池能夠幫助該州實現(xiàn)100%的電力來自無碳能源。盡管該州仍然嚴(yán)重依賴天然氣，但儲能電池已經(jīng)開始蠶食化石燃料市場。監(jiān)管機構(gòu)計劃到2035年將電池容量提高近三倍。“儲能的未來是光明的，”世界最大的電力公司之一AES公司的首席執(zhí)行官Andrés Gluski說。“如果想讓更多的可再生能源進(jìn)入電網(wǎng)，就需要更多的電池。否則是行不通的。”

加利福尼亞州現(xiàn)在有1萬兆瓦的電池容量，足以為1000萬戶家庭供電幾個小時。負(fù)責(zé)監(jiān)管加州電網(wǎng)的加州獨立系統(tǒng)運營商的電網(wǎng)運營執(zhí)行總監(jiān)John Phipps表示，這些電池能夠非常有效地管理太陽能發(fā)電量下降、客戶需求增加的晚間斜坡電池還可以幫助加州電網(wǎng)應(yīng)對熱浪和野火帶來的威脅。

在得克薩斯州，電池仍主要用于提供輔助服務(wù)，以穩(wěn)定電網(wǎng)免受意外干擾。得克薩斯州比加利福尼亞州更依賴風(fēng)能，風(fēng)能的波動模式不太可預(yù)測。但得克薩斯州在太陽能方面正在迅速趕上加利福尼亞州，電池越來越有助于應(yīng)對晚高峰。4月28日太陽落山之際，風(fēng)力發(fā)電量出乎意料地低，許多煤炭和天然氣廠都處于離線維修狀態(tài)。此時電池容量出力激增，一度供應(yīng)了德克薩斯州4%的電力，足以為100萬戶家庭供電。去年夏天，電池通過在創(chuàng)紀(jì)錄的高溫下提供額外的電力，幫助得克薩斯避免了夜間停電。

這兩個州以不同的方式建立了電池組。在加利福尼亞州，監(jiān)管規(guī)定是一個關(guān)鍵推動力：2019年官員們擔(dān)心太多老舊的天然氣廠正在關(guān)閉，有停電的風(fēng)險，命令公用事業(yè)公司迅速安裝數(shù)千兆瓦的儲能裝置。在得克薩斯州，市場力量占主導(dǎo)地位。該州解除管制的電力系統(tǒng)允許價格大幅波動，在嚴(yán)重短缺期間，價格高達(dá)每兆瓦時5000美元。這使得電池開發(fā)商利用峰值取得豐厚利潤。

美國其他州也緊隨其后。在亞利桑那州和佐治亞州，公用事業(yè)公司計劃安裝數(shù)千兆瓦的電池容量，以幫助管理數(shù)據(jù)中心和工廠不斷增長的需求。然而，該行業(yè)發(fā)展仍面臨障礙。鋰離子電池是易燃的，雖然運營商已經(jīng)采取措施降低火災(zāi)風(fēng)險，但一些社區(qū)反對在他們的后院部署儲能設(shè)施。大多數(shù)電池產(chǎn)品仍然來自中國，這使得它們很容易受到貿(mào)易爭端的影響。在得克薩斯州，一項用于補貼天然氣廠的州基金可能會削弱電池?zé)岢薄Ｔ谄渌荩瑥?fù)雜的法規(guī)有時會阻止公用事業(yè)公司增加儲能。

電網(wǎng)電池能幫助應(yīng)對氣候變化嗎？

專家表示，電網(wǎng)側(cè)的電池是減少全球變暖排放的有用工具，盡管它們在成本、技術(shù)和使用方式方面仍需要進(jìn)一步提高。根據(jù)一項分析，在得克薩斯州，如今許多電池實際上正在增加二氧化碳排放。這是因為運營商專注于最大限度地提高收入。相比之下，在加利福尼亞州，電池正在減少化石燃料的排放。該州4月份的天然氣使用量降至7年來的最低水平。

然而，加利福尼亞州仍有大約40%的電力來自天然氣，目前的電池技術(shù)可能很難取代所有這些天然氣裝機。BloombergNEF的一項分析發(fā)現(xiàn)，太陽能和電池是小型天然氣峰值發(fā)電廠的一種具有成本效益的替代品，這些發(fā)電廠只有在需求激增時才會啟動。但電池的成本仍然太高，無法取代許多日夜連續(xù)提供穩(wěn)定電力的大型燃?xì)獍l(fā)電廠。

如今的鋰離子電池通常只提供兩到四個小時的電量，然后才需要充電。國家可再生能源實驗室的儲能專家說，如果成本持續(xù)下降，電池公司可能可以將其延長到八到十個小時（增加更多電池組），但超出這一范圍可能不經(jīng)濟。這意味著可能需要更多的長時存儲技術(shù)。如果加州想在很大程度上依賴可再生能源，它將不得不應(yīng)對一周的無風(fēng)少陽期。另一個挑戰(zhàn)是：夏季可用的太陽能比冬季多得多，而且現(xiàn)在沒有電池可以儲存數(shù)月的電力來應(yīng)對這些季節(jié)性差異。

一些公司正在探索解決方案。在薩克拉門托，一家名為ESS的初創(chuàng)公司正在制造液流電池，該電池將能量儲存在液體電解質(zhì)中，可使用12小時或更長時間。另一家初創(chuàng)公司Form Energy正在建造一個100小時的鐵空氣電池。這些技術(shù)與核能、先進(jìn)地?zé)嵘踔潦褂镁G色氫氣儲存電力等替代品競爭。加州監(jiān)管機構(gòu)表示，到本世紀(jì)中葉，可能需要五倍的存儲容量，但尚不清楚哪些技術(shù)將占主導(dǎo)地位。