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高峰和低谷耗电差异大 为什么发电厂不用锂电池储能呢?

北极星储能网  来源:36氪    2018/8/9 17:32:30  我要投稿  

北极星储能网讯:前言:如果按照目前的价格计算,建立一个此等规模的电池储能系统至少需要2.5万亿美元。

很快,MossLandingPowerPlant就会成为世界最大的锂电池项目。在加州MossLanding港口有一个天然气发电厂,里面有两个500英尺高的烟囱,它是工业的象征,当日光照耀时,它将长长的影子投射到海边美丽的小镇。

如果州监管机构签字,那么在2020年年末之前,电厂就会变成世界上最大的锂电子项目,加州电网的风能和太阳能一直不平衡,波动太大,电池工厂可以起到平衡作用。

这座工厂的规模达到300兆瓦,是太平洋电气公司(PacificGasandElectric)四个大型锂电池存储项目中的一个,太平洋电气公司是加州最大的公共事业公司,6月末,它提出申请,希望加州公共事业委员会能核准项目。一旦建成,电池厂可以存储大量电力,每月供2700户家庭使用,换算一下,它的存储能力相当于加州每年用电量的0.0009%。

因为价格下跌,可再生发电量增加,全球各地都在修建大型锂电池存储基地,加州项目只是其中之一,特斯拉也在南澳大利亚修建电池存储基地,容量100兆瓦。大家越来越乐观,未来,巨大的电池会存储风力电能和太阳能电力,替代更多的化石燃料发电厂。

虽然前景看起来美好,但是有一个问题还没有解决。电池太贵了,而且寿命也不长,专家认为,这些缺点限制了电池在电网中的作用。当可再生电力越来越多,如果只是依靠电池存储,而不是让其它低碳能源也贡献更大的力量(比如核能、引入低碳技术的天然气能源),最终成本肯定很高,无法承担。

小项目

麻省理工学院和阿贡国家实验室2016年在分析报告中指出,即使是在最好的情况下,现今的电池存储技术作用也有限,只相当于峰值发电厂的替补。峰值发电厂规模一般比较小,现今主要由由天然气驱动,可以不间断运行,当价格下跌、需求增加时,它可以快速启用。

FormEnergy联合创始人MarcoFerrara认为,在未来5年内,锂电池在经济上就可以与峰值发电厂竞争了。FormEnergy是从MIT分拆出来的公司,专门开发电网存储电池。

MarcoFerrara认为:“燃气峰值电厂将会消亡,锂电池项目是很好的替代者。”

许多即将启动的新锂电池项目本来就是想取代峰值电厂。在加州地区有两个天然气峰值电厂,新的锂电池存储项目就是想取代它们。

除此之外,电池项目还有其它问题。2016年的报告指出,如果往电网增加大量电池存储装置,收益会急剧下滑。报告认为,对于灵活的大型燃煤发电厂或者天然气联合循环电厂来说,将电池存储装置与可再生电厂结合效果不好。结合之后,电厂可以在任何时候启动,不间断运行,而且输出的电力可以根据需要变化。

锂电池太贵是一个缺点,不只如此,它的寿命也有限,当风电、太阳能电力枯竭时,如果想用电池弥补缺口,连续几天、几周甚至几个月弥补,效果并不是理想。

在加州问题尤其明显,因为在秋天、冬天的几个月里,风电和太阳能电力都会迅速减少。

如果可再生电力占到加州电力的80%(一半风电,一半太阳能电力),那到了夏季末时,发电量会大量减少。报告联合作者JesseJenkins认为,这一现状会带来一个问题,当可再生电力在电网中的比例达到高时,你需要超多的风能、太阳能电厂全力发电,在高峰时间尽可能多发一些电,这样才能度过漫长枯竭期。所以说,加州需要大量电池才能将多余电力存储起来,以备枯竭时使用。

加州梦

从长期来看,这些问题是加州无法忽视的。加州已经制定计划,准备在2020年之前将清洁能源的比重提高到50%,立法机构甚至还考虑到2045年时进一步将比例提高到100%。情况很复杂,1月份,监管机构投票,决定关闭加州最后一座核电厂,它发的电占太平洋电气公司能源供应的24%。核电站关闭之后,加州如果想达到目标就会更加依赖可再生能源。

波士顿能源政策智库CleanAirTaskForce认为,在加州,如果想让可再生电力的比重达到80%,必须在夏天的几个月收集大量剩余发电量,相当于存储电能960万兆瓦时。如果比重达到100%,需要存储3630万兆瓦时。

目前加州存储的电量只有15万兆瓦时,主要通过水力发电存储,只有少量用电池存储。

如果可再生电力占到加州电力的80%,在夏天高峰期,需要收集800万兆瓦时的剩余电力。要生产这么多的再生电力,而且还要存储起来,成本肯定是天文数字,如果要让比重占到50%,每兆瓦时电力的成本约为49美元,如果要达到100%,成本升到1612美元。

这种假设是建立在一个前提之上的:锂电池价格与现在价格相比下降三分之二。

如果可再生电力占到总电力相当大的部分,加州能源系统的成本肯定会大幅攀升。CleanAirTaskForce高级顾问SteveBrick说:“存储成本会成为系统的主要成本。你要打造庞大的存储机器,年中时存储电力,稍后释放。因为投资太大,实用性不强。”

建设成本太高,肯定会导致消费者电价上升。Brick说:“你必须停下来问一问自己:‘有公众会支持吗?’”

年初时,Energy&Environmental Science也在报告中指出,如果想让风电、太阳能电力在美国总电力中占据80%的份额,有两种办法可以选择,第一种,在全国范围内建设一个高速传送系统,在几百英里远的范围内平衡再生电力发电量,第二种方案,加装储能系统,让整套系统存储12小时的电力。

如果按照目前的价格计算,建立一个此等规模的电池储能系统至少需要2.5万亿美元。

高昂的价格

当然,建设更便宜、更棒的网格储能系统是有可能的,研究人员、创业公司已经在研究各种可能性。Form Energy最近拿到了Break through Energy Ventures的投资(它的资金来自盖茨),公司正在开发液流电池,使用寿命更长,成本只有锂电池的五分之一。

Ferrara通过建模发现,如果电池成功推向市场,在大多的电网内可以让再生电力占到需求的90%,成本只比今天高一点点。

不过Ferrara认为,如果将赌注押在这样的电池突破上,风险相当大,即使FormEnergy或者其它公司推出产品,一旦超出90%的比例,成本也可能会上升很多很多。

Jenkins说:“风险在于,如果想让电力深度脱碳,成本可能会上升到很高的程度,让公众无法承受,不能朝着零碳排放的目标继续前进。”

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