连线杂志4月26日报道 这种储能技术正在激发太阳能与风能的巨大潜能,且其部署正以指数级加速扩展。
发电这件事的棘手之处在于,大多数情况下,电非用即弃。
这一根本事实始终支配并制约着世界上最庞大“机器”的发展——价值2万亿美元的美国电网。巨型发电机组所产电能,通过横跨北美大陆的输配电网(包括导线、变压器及电缆等基础设施),输送到数以百万计的家庭和企业,精密调控供需平衡,以确保每一个电灯开关、电脑、电视、炉灶和充电线在99.95%的时间都能正常运作。
为确保全国每个电源插座时刻通电,就必须精密协调发电机组并网运行。虽然实际用电量在一天之中、甚至一年之间可能大幅波动,但电网的建设旨在满足瞬时峰值需求,比如炎热夏日里空调使用量飙升,使电力消耗翻倍。想象一下,为了让所有司机都不必踩刹车而修建一条有30条车道的高速公路——电网的设计和运营人员实际上就是在做类似的事。
但如果我们能把电“暂存”起来,留着以后再用呢?那就无需过度建设电网,也不用耗费如此多的精力去维持发电与用电的实时平衡。这样不仅可以弥补风能和太阳能这类间歇性,零碳排放能源的不足,还能在输电线路受损的紧急情况下轻松实现本地备用供电。甚至,或许我们根本不再需要一个庞大而集中的电力系统。
这正是电网级能源储能所承诺带来的变革。
尽管美国早在数十年前就开始使用一种较为原始的储能方式——抽水蓄能,但如今,能源储能能力正以前所未有的速度激增。而这一次,驱动变革的是一种我们大多数人每天都随身携带的技术:锂离子电池。
从2021年到2024年,美国的电网电池储能容量增长了五倍。仅在2024年,美国就新增了12.3吉瓦的储能装机容量。今年,新增的电网电池装机量有望在去年基础上几乎翻一番。如今,电池储能的总容量已超过抽水蓄能,总量突破了26吉瓦。
储能的发展空间仍然巨大——而推动其扩展也迫在眉睫。
电力行业仍是美国温室气体排放的第二大来源,如果没有廉价且充足的储能系统,清洁能源这种间歇性电力将难以大规模接入电网,电力系统也就无法实现深度去碳化。
美国电网老化,亟需升级改造,而电池储能可以在大规模接入风能和太阳能的过程中起到缓冲作用,同时为覆盖面更广的电网翻新争取时间。
一些电力市场如今终于开始认识到电池可以提供的多种服务——如频率调节、削峰填谷、需求响应——从而催生出新的商业模式。
此外,电池还是构建小型、本地化电网(即“微电网”)的关键工具。这些微电网能够为偏远社区提供稳定电力,并有望在未来推动整个电力系统向更分布式的架构转型,从而增强其应对极端天气等突发事件的能力。
如果我们能够做到这一点,真正的电网级电池储能将不仅仅是清洁能源的推动者,更是为新时代升级电力系统的一种方式。
能源储能能为你的生活带来哪些改变?
能源储能就像是可再生能源的锦上添花之物,提升了清洁能源的所有优点,并平衡了一些其不足之处。它也同样是增强电网稳定性、可靠性和韧性的关键组成部分,帮助确保在停电和极端天气期间仍能稳定地输送兆瓦级电力。
最常见的应用是频率响应。美国电力线路中的交流电频率为60赫兹。如果在一个大功率用户开启设备时电网频率低于这个值,就可能触发断路器,导致电力不稳定。由于电池几乎没有启动时间,与热能发电机不同,它们可以迅速根据需要吸收或传输电力,从而保持电网的频率稳定,确保电网运行如常。
电网电池还可以在发电机停运或大功率用户突然开启时充当备用电源。它们能够平滑一天中的电力负荷波动。同时,电池储能让电力供应商在电力生产成本较低时储存电力,并在需求高峰时或电价昂贵时将电力卖回电网。与同等规模的电厂相比,电池储能设施的建设通常更为迅速,加之没有烟囱,获得许可证和审批的难度也较低。
电网电池对其他发电机组也有正向效应。大多数热能发电厂——如煤电、天然气和核电——都更倾向于以稳定的速度运行。为了响应用户不同需求,调节输出需要更多时间且增加成本,但如果通过电池吸收部分波动,热能发电厂可以保持更接近其最高运行速度,从而减少温室气体排放,并有效控制成本。
Eolian公司首席运营官斯蒂芬妮·史密斯(Stephanie Smith)表示,电网电池的另一个特点是,它们可以减少对昂贵电网升级的需求,Eolian公司首席运营官斯蒂芬妮·史密斯(Stephanie Smith)表示。她所在的公司资助并开发电网能源储存系统。通过使用电池——无论是在发电端还是用电端——在需要时提供更多电力,就无需为满足电网的最大电力需求而建设新的电力线路。
总的来说,这将带来一个更加稳定、高效、经济和清洁的电力系统。