巨型储能电池正在改变美国的用电方式，加州领跑！

纽约时报发表文章，题目是：Giant Batteries Are Transforming the Way the U.S. Uses Electricity（巨型储能电池正在改变美国的用电方式）。

加利福尼亚州从太阳能获取的电力比美国其他任何州都多。但有一个时间差问题：太阳能在白天充足，但在晚上消失了，就像人们下班回家一样，而此时电力需求激增。为了填补这一缺口，电力公司通常会燃烧更多的化石燃料，如天然气。

现在这种情况正在改变。

自2020年以来，加利福尼亚州安装的巨型电池数量超过了除中国以外的世界任何地方。它们可以在白天吸收多余的太阳能，并在天黑时储存起来使用。这些电池在加州的电网中发挥着关键作用，在晚上部分取代了化石燃料。例如，在4月30日晚上7点到10点之间，电池提供了加州五分之一以上的电力，并在几分钟内输出了7046兆瓦的电力，相当于七个大型核反应堆的产能。

在全国范围内，电力公司越来越多地使用集装箱大小的巨型电池来解决可再生能源的最大弱点：风能和太阳能的间歇性。研究公司BloombergNEF的美国电力分析主管Helen Kou表示：“加州正在发生的事情让我们得以一窥未来其他电网可能发生的事情。电池正迅速从这些利基应用转向将大量可再生能源转移到需求高峰期。”

在过去的三年里，美国全国电网的电池存储容量增长了十倍，达到16000兆瓦。今年，这一数字预计将再次翻一番，其中得克萨斯州、加利福尼亚州和亚利桑那州的增幅最大。大多数电网电池使用锂离子技术，类似于智能手机或电动汽车中的电池。随着电动汽车行业在过去十年中的扩张，电池成本下降了80%，使其在大规模储能方面具有竞争力。联邦补贴也刺激了储能装机的增长。随着电池装机的激增，电力公司正在以智能的方式管理电池，应对太阳能和风电场发电量的大幅波动，减少输电线路的拥堵，防止在夏季的热浪中停电。

加利福尼亚州制定了应对气候变化的宏伟目标，政策制定者希望到2045年，电网电池能够帮助该州实现100%的电力来自无碳能源。尽管该州仍然严重依赖天然气，但储能电池已经开始蚕食化石燃料市场。监管机构计划到2035年将电池容量提高近三倍。“储能的未来是光明的，”世界最大的电力公司之一AES公司的首席执行官Andrés Gluski说。“如果想让更多的可再生能源进入电网，就需要更多的电池。否则是行不通的。”

加利福尼亚州现在有1万兆瓦的电池容量，足以为1000万户家庭供电几个小时。负责监管加州电网的加州独立系统运营商的电网运营执行总监John Phipps表示，这些电池能够非常有效地管理太阳能发电量下降、客户需求增加的晚间斜坡电池还可以帮助加州电网应对热浪和野火带来的威胁。

在得克萨斯州，电池仍主要用于提供辅助服务，以稳定电网免受意外干扰。得克萨斯州比加利福尼亚州更依赖风能，风能的波动模式不太可预测。但得克萨斯州在太阳能方面正在迅速赶上加利福尼亚州，电池越来越有助于应对晚高峰。4月28日太阳落山之际，风力发电量出乎意料地低，许多煤炭和天然气厂都处于离线维修状态。此时电池容量出力激增，一度供应了德克萨斯州4%的电力，足以为100万户家庭供电。去年夏天，电池通过在创纪录的高温下提供额外的电力，帮助得克萨斯避免了夜间停电。

这两个州以不同的方式建立了电池组。在加利福尼亚州，监管规定是一个关键推动力：2019年官员们担心太多老旧的天然气厂正在关闭，有停电的风险，命令公用事业公司迅速安装数千兆瓦的储能装置。在得克萨斯州，市场力量占主导地位。该州解除管制的电力系统允许价格大幅波动，在严重短缺期间，价格高达每兆瓦时5000美元。这使得电池开发商利用峰值取得丰厚利润。

美国其他州也紧随其后。在亚利桑那州和佐治亚州，公用事业公司计划安装数千兆瓦的电池容量，以帮助管理数据中心和工厂不断增长的需求。然而，该行业发展仍面临障碍。锂离子电池是易燃的，虽然运营商已经采取措施降低火灾风险，但一些社区反对在他们的后院部署储能设施。大多数电池产品仍然来自中国，这使得它们很容易受到贸易争端的影响。在得克萨斯州，一项用于补贴天然气厂的州基金可能会削弱电池热潮。在其他州，复杂的法规有时会阻止公用事业公司增加储能。

电网电池能帮助应对气候变化吗？

专家表示，电网侧的电池是减少全球变暖排放的有用工具，尽管它们在成本、技术和使用方式方面仍需要进一步提高。根据一项分析，在得克萨斯州，如今许多电池实际上正在增加二氧化碳排放。这是因为运营商专注于最大限度地提高收入。相比之下，在加利福尼亚州，电池正在减少化石燃料的排放。该州4月份的天然气使用量降至7年来的最低水平。

然而，加利福尼亚州仍有大约40%的电力来自天然气，目前的电池技术可能很难取代所有这些天然气装机。BloombergNEF的一项分析发现，太阳能和电池是小型天然气峰值发电厂的一种具有成本效益的替代品，这些发电厂只有在需求激增时才会启动。但电池的成本仍然太高，无法取代许多日夜连续提供稳定电力的大型燃气发电厂。

如今的锂离子电池通常只提供两到四个小时的电量，然后才需要充电。国家可再生能源实验室的储能专家说，如果成本持续下降，电池公司可能可以将其延长到八到十个小时（增加更多电池组），但超出这一范围可能不经济。这意味着可能需要更多的长时存储技术。如果加州想在很大程度上依赖可再生能源，它将不得不应对一周的无风少阳期。另一个挑战是：夏季可用的太阳能比冬季多得多，而且现在没有电池可以储存数月的电力来应对这些季节性差异。

一些公司正在探索解决方案。在萨克拉门托，一家名为ESS的初创公司正在制造液流电池，该电池将能量储存在液体电解质中，可使用12小时或更长时间。另一家初创公司Form Energy正在建造一个100小时的铁空气电池。这些技术与核能、先进地热甚至使用绿色氢气储存电力等替代品竞争。加州监管机构表示，到本世纪中叶，可能需要五倍的存储容量，但尚不清楚哪些技术将占主导地位。