鉅大LARGE | 點擊量：635次 | 2021年10月19日
新型儲能技術能否改變鋰離子電池占主導市場的這一狀況？
研究表明，儲能行業(yè)對鋰離子電池儲能的接受度越來越高，但是其局限性為其他儲能技術在儲能市場競爭供應了一些空間。
在美國，至少有32家公用事業(yè)公司計劃到2050年實現(xiàn)無碳排放或實現(xiàn)凈零排放目標，因此要部署更多儲能系統(tǒng)。
早在2012年，當StoelRives律師事務所的合伙人MortenLund首次參加儲能技術會議時，他對各種儲能技術有了一些了解。
Lund指出，鋰離子電池儲能系統(tǒng)在當時被認為過于昂貴，另外還一些機械式儲能系統(tǒng)，例如抽水蓄能設施和壓縮空氣儲能，還有一種是抽水蓄能的技術，其中涉及垂直鉆井和深井技術。如今有些儲能技術或者已經(jīng)在市場上消失或者變得無關緊要。
Lund說，“這些儲能技術幾乎都宣稱將成為電池儲能技術的替代品，因為電池儲能系統(tǒng)根本不能解決長時儲能問題。當然，鋰離子電池也是如此。”
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但是近年來，電力行業(yè)越來越多地傾向于采用電池儲能系統(tǒng)。根據(jù)美國能源信息署最近公布的一份調(diào)查報告，2010年，美國只部署了7個電池儲能項目，總裝機容量為59MW。截至2018年底，美國正在運營的大型電池儲能系統(tǒng)的總裝機容量為869MW，儲能總容量為1,236MWh，而鋰離子電池儲能系統(tǒng)占到90％以上。
杜克能源公司儲能、微電網(wǎng)和熱電聯(lián)產(chǎn)開發(fā)總經(jīng)理ZacharyKuznar表示，許多公用事業(yè)公司都在制定自己的碳排放目標，而可再生能源發(fā)電設施將在其中發(fā)揮重要用途。
Kuznar說：“隨著越來越多的太陽能發(fā)電和風力發(fā)電并入電網(wǎng)，電池儲能系統(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)放電時間更長的儲能技術（例如液流電池等），我認為這將成為至關重要的一環(huán)，可以潛在地抵消未來建設某些峰值發(fā)電廠的要?！?/p>
美國喬治梅森大學（GeorgeMason）政策與政府學院科學、技術和創(chuàng)新政策中心主任DavidHart教授表示，電池儲能行業(yè)的快速上升重要由電動汽車行業(yè)推動。他指出，在過去的五年中，電動汽車行業(yè)的快速擴張以及隨之而來的生產(chǎn)相關相關經(jīng)驗和規(guī)模在降低電池單位成本方面發(fā)揮了重要用途。
其上升的部分原因與持續(xù)放電時間上升有關，當Hart在五年前開始關注和研究儲能系統(tǒng)時，人們當時認為電池儲能系統(tǒng)只能供應1到3個小時的持續(xù)放電時間，而現(xiàn)在，4小時持續(xù)放電時間是標準配置，并且正在部署6小時和8小時的電池儲能系統(tǒng)。
Hart說，“這與季節(jié)性需求之間有很大的差距。但是有關可再生能源整合而言，其規(guī)模是不同的。因此，假如鋰離子電池儲能系統(tǒng)能夠經(jīng)濟可行擴大規(guī)模，那將是一個巨大的貢獻?！?/p>
公用事業(yè)公司重視鋰離子電池的良好條款和條件
今年早些時候，太平洋天然氣和電力公司（PG＆E）向加利福尼亞州的監(jiān)管機構提出了一項申請，計劃部署五個鋰離子電池儲能項目，這些儲能項目的規(guī)?？傆嫗?23MW/1692MWh，計劃于今年8年開通運營，使該公司合同規(guī)定部署的儲能系統(tǒng)裝機總容量超過1GW，儲能總容量超過4GWh。這些電池儲能項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總監(jiān)MartinWyspianski表示，該公司的長期目標與加州到2045年巡邏艇實現(xiàn)電力系統(tǒng)脫碳目標相一致。
Wyspianski補充說：“當我們試圖脫碳或在投資組合中添加可再生能源時，我們要考慮有什么技術可以支持電網(wǎng)可靠性，而這就是電池儲能系統(tǒng)發(fā)揮重要的地方?！?/p>
他指出，能源開發(fā)商對鋰離子電池儲能系統(tǒng)的使用越來越滿意，而鋰離子電池儲能系統(tǒng)是太平洋天然氣和電力公司（PG＆E）儲能采購要約報價的重要儲能技術。
公用事業(yè)廠商夏威夷電力公司規(guī)劃和技術高級副總裁ColtonChing表示，該公司面對著管理孤島電網(wǎng)的獨特挑戰(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能部署作為其未來資源組合的關鍵部分。
夏威夷電力公司在今年九月請求該州監(jiān)管機構批準7項太陽能+儲能項目合同，以及在瓦胡島和毛伊島的獨立部署儲能系統(tǒng)的合同。這些項目計劃在2022年和2023年完成，儲能總容量將近2GWh。
Ching表示，“雖然夏威夷電力公司并沒有確定采用哪種儲能技術，但在各種情況下，我們采購的都是鋰離子電池儲能系統(tǒng)，因為鋰離子電池儲能系統(tǒng)在商業(yè)領域占據(jù)主導地位?！?/p>
Kuznar表示，杜克能源公司（DukeEnergy）一直在其服務范圍內(nèi)為各種應用案例部署儲能系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)可靠性較差、處理大量系統(tǒng)需求，以及要調(diào)節(jié)頻率的區(qū)域電網(wǎng)供應支持。
Kuznar說：“我們已經(jīng)部署或正在部署的大多數(shù)儲能項目都采用的是鋰離子電池，因為從商業(yè)角度來看，我們可以在那里獲得很好的條款和條件?！?/p>
其他電池技術也在尋求自己的市場份額
但是有些人認為鋰離子電池有不利之處。StoelRives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出現(xiàn)并對其進行替換，因為它還不夠好?！?/p>
Lund補充說，“在使用鋰離子電池時，用戶可能會遇到這樣一個問題，即其使用方式將會影響功能和工作壽命。從某種意義上說，假如每天充放電幾次，其退化和磨損程度要快得多。這個缺陷使得獨立部署的電網(wǎng)規(guī)模電池項目難以獲得融資?！?/p>
此外，亞利桑那州公共服務公司的一個電池儲能系統(tǒng)于去年四月發(fā)生起火并爆炸，引起了人們對鋰離子電池儲能系統(tǒng)安全性的廣泛關注，而鋰離子電池儲能行業(yè)正在努力解決這一問題。例如，美國消防協(xié)會于去年九月公布了一項新標準，以應對電池儲能系統(tǒng)面對的火災風險和安全問題。
這些挑戰(zhàn)以及鋰離子電池的持續(xù)放電時間較短的限制，為其他類型的電池爭奪未來儲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Zinc8EnergySolutions公司總裁、首席執(zhí)行官兼董事RonMacDonald表示，鋅空氣電池具有原材料容易獲得、價格具有競爭力，并且不易燃的的優(yōu)勢。Zinc8公司推出的鋅空氣電池儲能系統(tǒng)的持續(xù)放電時間約為8小時，這是市場上最具競爭力的最佳選擇，除了壓縮空氣儲能系統(tǒng)或抽水蓄能項目之外。
他補充說：“鋅空氣電池儲能系統(tǒng)可以將其安裝在任何地方，而其他兩種長時儲能技術則無法實現(xiàn)?！?/p>
ICF公司儲能技術高級經(jīng)理ToddTolliver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，是因為其電解質的降解速度要比當前的鋰離子電池要慢得多，其性能和特點使其運營成本較低。
Tolliver說，鋅空氣電池儲能系統(tǒng)已經(jīng)在偏遠地區(qū)或難以接近的地方的部署和運營取得了成功，因為不要太多的監(jiān)控，并且可以在更長的時間內(nèi)保持所需容量。
Tolliver說，另一種可能的長時儲能解決方法是液流電池。他說，“液流電池與通常人們想到的電池在本質上有所不同。鉛酸電池或鋰離子電池的電解質重要由固體材料組成，并沒有活動部件，而液流電池基于液體電解質，要泵送電解質材料并通過離子膜相互用途。
液流電池也具有某些缺點（例如能量密度相對較低），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。但液流電池電解質的降解程序非常有限，可以達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)放電時間，通常在8到12個小時。
盡管一些公用事業(yè)公司越來越多地部署電池儲能系統(tǒng)，但其部署也面對著一系列挑戰(zhàn)。盡管夏威夷電力公司最近的采購尚未投入運營，但迄今為止，該公司所面對的挑戰(zhàn)之一是與電池儲能技術相對較新有關，這使得長期簽約成為一項挑戰(zhàn)。
Ching補充說，“在電力采購協(xié)議有效期內(nèi)，我們面對一些問題，例如對電池更換的不確定性和風險如何規(guī)劃和定價？對電池退化率的預測是什么？特別是我們在簽約采購這些資源之后，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能系統(tǒng)?！?/p>
另一個挑戰(zhàn)是如何駕馭儲能項目的監(jiān)管審批流程。杜克能源公司的Kuznar說，“監(jiān)管機構習慣于對輸電資產(chǎn)、配電資產(chǎn)或發(fā)電資產(chǎn)進行審批。我認為，展示電池儲能系統(tǒng)價值的商業(yè)案例是我們必須跳出原有框架去思考的問題?！?/p>
Ching指出，儲能技術在過去幾年中獲得了很多關注，但仍處于起步階段。
Ching說，“我認為在儲能技術發(fā)展過程中并不會事事順利。在未來幾年里，我們將獲得一些相關相關經(jīng)驗和教訓，這些因素將影響和改變?nèi)藗儗δ芗夹g的用途、不同儲能技術如何競爭的想法。公用事業(yè)公司在規(guī)劃電力系統(tǒng)時要牢記這一點，而不是把一切都押注在某種特定的儲能系統(tǒng)或技術上。假如在現(xiàn)有儲能技術方面投入過多，可能會喪失利用更好儲能技術的機會。”
