可淘汰的石化燃料電池

“大電池”技術的出現解決了綠色能源的一個關鍵性挑戰，那就是風力和太陽能的間歇性。

Moss Landing發電廠的雙煙囪，聳立在蒙特利灣上空。沿著這片風景如畫的加利福尼亞北部海岸，數英里外都可以看到這個150公尺高的柱子，它位於曾經是加利福尼亞最大的發電站，一個龐然大物的天然氣發電機上。如天，隨著加州穩步推進將其經濟脫碳，這些煙囪也開始閒置，電廠基本上也被封存。相反的，該站點卻準備為成為世界上最大的電池開始新的生活，為太陽能板和風力發電場發電時儲存多餘的能量，並在不發電時將其反饋回電網。

在一個巨大的渦輪機大樓內，一個300兆瓦的鋰離子電池目前正在準備運行，而另一個100兆瓦的電池也將於2021年上線。

這些並不是唯一很快將在Moss Landing電廠運行的超大型電池。根據將擁有並運營該系統的海灣公用事業公司Pacific Gas and Electric所說，另外共182.5兆瓦的256塊特斯拉大型電池，計劃將於2021年年中開始為加州電網供電，並計劃最終在該站點增加足夠的容量，為舊金山附近的每個家庭供電6小時。在加州的其他地方，聖地亞哥的250兆瓦儲能專案已在今年上線，舊金山附近的150兆瓦系統也已經開始建設，長灘的100兆瓦電池工程也即將完工，週內其他一些站點也都正處於不同的建設階段中。

加州目前在使用公用事業規模電池，來平衡再生能源於電網中的間歇性，在世界中是處於領先的地位，但世界其他地區也正在迅速效仿。最近宣布的計劃包括南佛羅里達州的409兆瓦系統、英國倫敦附近的320兆瓦電廠、立陶宛的200兆瓦電廠、和智利的112兆瓦電廠。

在價格急劇下降和技術進步，使電池能夠存儲更多能量的推動下，電網規模的系統正在實現創紀錄的增長。這許多的收益是來自於汽車產業競相為電動汽車製造更小、更便宜、更強大的鋰離子電池的溢出效應。在美國，各州清潔能源的要求以及與太陽能裝置配套的存儲系統的免稅激勵措施，也都發揮著重要作用。

大規模的部署儲能可以克服再生能源的最大障礙之一，那就是再生能源在陽光明媚或刮風時供過於求，和日落或風停時供應短缺之間循環。支持者說，透過消除供需之間的不平衡，電池可以取代當能源需求飆升時，每天會啟動幾個小時的石化燃料“峰值”工廠。因此，廣泛的儲能很可能就是擴大再生能源覆蓋，和加速邁向無碳電網過渡期的關鍵。

“儲能實際上是通往清潔能源未來的真正橋樑，”加州太陽能和儲能協會執行董事，Bernadette Del Chiaro說。

未來多快能夠到來的速度，在很大的程度上會取決於成本繼續下降的速度。根據美國能源訊息署的數據，美國公用事業規模電池存儲的價格已經大幅下降，在2015年至2018年間下降了近70%。價格大幅下跌主要是因為隨著鋰離子電池化學技術的進步，顯著提高了性能。電池容量也有所擴大，設施能夠在更長的時間內儲存和釋放能量。市場競爭和不斷上升的電池產量也發揮了重要的作用，美國國家再生能源實驗室的一項預測顯示，鋰離子電池的中期成本在2018年至2030年間將再下降45%。

“我們幾乎完全依靠鋰離子電池技術的發展，而這主要是由電動汽車和消費電子產品所驅動，”Fluence 的市場應用總監，Ray Hohenstein說，Fluence是一家儲能技術供應商，其專案總計近1吉瓦 (1,000兆瓦) 將在一年內在加州上線。Hohenstein說，為這些應用投入研究的資金正在全面降低成本。“就像我們過去在太陽能板上看到的一樣。”

在加州，電池價格的下降，再加上該州積極推動到2045年實現無碳電網，以致大量儲能建設的湧現。 在2013年的一項法案，就訂定了到2020年為該州電網投產1.325吉瓦儲能的目標。而根據加州公用事業委員會的說法，現在已被批准了共1.5吉瓦的項目，包括至今為止已安裝的500多兆瓦，所以這一目標已經被超越。

當巨大的Moss Landing項目在2021年年中全面投入運營時，加州的儲能量將增加一倍以上。其他幾州現在也正在啟動大型的儲能項目，其中，紐約的316 兆瓦Ravenswood工程將能夠為超過250,000戶家庭供電長達8小時，取代紐約市皇后區的兩座天然氣峰值發電廠。計劃用於南佛羅里達的409兆瓦海牛系統，將由相鄰的太陽能發電廠充電。佛羅里達電力和照明公用事業公司稱該設施將成為世界上最大的太陽能電池系統，將取代兩個老化的天然氣發電機組。

根據自然資源研究和諮詢公司Wood MacKenzie的數據，總體而言，美國公用事業規模的電池電量將從2020年的1.2吉瓦增長到2025年的近7.5吉瓦。美國儲能協會執行長，Kelly Speakes-Backman表示，2020年電池存儲的增加量翻了一倍，如果不是由於Covid-19疫情造成建設的放緩，電池存儲量可能會增加到兩倍。

歐洲在存儲方面的進展較慢，總部位於英國的專門研究新興技術的市場研究公司，IDTechEx的分析師Daniele Gatti表示，“一般來說，歐洲在此類發展方面更為保守”。她說，歐洲的儲能發展受到限制性電力市場的阻礙，因為該市場都由政府拍賣主導，因此往往低估了儲能的價值。儘管如此，一些大電池項目也正在形成，包括將在倫敦附近的一個新港口設施建造的320兆瓦閘道係統。

在全球，Gatti預計儲能將會快速增長，未來十年將會達到1.2太瓦（1,200吉瓦）。主要參與者包括澳洲，該國於2017年成為了第一個在其電網上安裝100兆瓦Hornsdale電力儲備的大型電池存儲的國家，現在還計劃在維多利亞附近再增加300兆瓦。新系統將會根據需求，在各州之間調度電力，最大限度地提高現有傳輸基礎設施的效率，並減少建造大部分時間會閒置的新電線的必要。一個類似的項目也正在德國西南部的巴登-符騰堡州進行。

雖然美國的Moss Landing將成為世界上最大的電池，而且它可能還會維持很長的時間，沙烏地阿拉伯也剛剛宣布要爭取該稱號，在該國西海岸建造龐大的太陽能加儲能系統。該設施將全天候為紅海沿岸正在建造的50家酒店和1,300套住宅提供100%的再生能源。

最近的一份報告得出結論，美國大多數的石化燃料發電廠將在2035年結束其使用壽命，專家表示，工業規模儲能快速增長的時機即將到來。彭博新能源財經的再生能源系統專家，Yiyi Zhou表示，再生能源與電池存儲相結合，已經是建造新的天然氣峰值發電廠的經濟可行的最佳替代方案。將發電與存儲搭配使用，在太陽能上尤其適用，因為太陽能通常都會遵循可預測的日常軌跡。而且，Zhou說，隨著越來越多的太陽能進入電網，天然氣發電廠的運營成本實際上還會上升。“這主要是因為天然氣電廠現在因為太陽能的滲透，而被迫更多地啟動循環性的開啟和關閉，”Zhou說。“這會增加磨損，並縮短它們的使用壽命。”

Fluence的Hohenstein表示，電池甚至開始達到約200兆瓦的規模，使再生能源能夠取代中小型的天然氣發電機。“現在我們能夠真正的建造這些混合資源—太陽能、儲能、風能—並完成傳統上由石化燃料發電廠所完成的工作，”Hohenstein說，而他的公司也看到了對大型項目的興趣激增。

國家再生能源實驗室的能源分析師Wesley Cole說，增加存儲還可以使再生能源更有利可圖。“再生能源所面臨的挑戰之一是，當你投入電網的數量越多，其價值就下降得越多，”Cole說。存儲有助於解決這一問題，它可以吸收白天電力需求較低時會損失的多餘能量，並將其轉移到更有價值的時間。

儘管儲能在加州等高價值市場蓬勃發展，但電池價格仍需要進一步地降低，才能實現大規模的全球部署。然而，分析師們也樂觀地認為，電池價格最終會下降到足以廣泛使用儲能的水準。“我們認為存儲會在我們所看到的每一個未來，都有效地發揮著重要作用，”Cole說。“而且不僅僅是一兩吉瓦，而是數十到數百吉瓦。”

原著: Cheryl Katz, December 18, 2020