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美國發(fā)展可再生能源，新型儲能是避不開的一環(huán)。
當?shù)貢r間5月14日，美國白宮宣布對中國太陽能電池、電池、半導體等一系列商品加征關(guān)稅，301關(guān)稅法案“靴子落地”。其中，新型儲能的關(guān)稅將從7.5%上升到25%，2026年開始實施。
美國在加大對別國產(chǎn)品征收關(guān)稅力度的同時，大力發(fā)展本國的新型儲能產(chǎn)業(yè)。對此，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟副秘書長岳芬日前接受媒體采訪時表示，美國加征301關(guān)稅是在為構(gòu)建本國儲能供應(yīng)鏈提供緩沖時間。
近日，紐約時報的一篇文章也表明，美國企業(yè)同樣意識到，新型儲能是可再生能源滲透率進一步提高、消納能力進一步提升的最重要、最有確定性的解決方案之一。
而就在當?shù)貢r間5月15日下午，曾經(jīng)全球最大的鋰電池儲能電站，美國加利福尼亞州的蓋特韋(Gateway)儲能電站被發(fā)現(xiàn)起火，當?shù)叵啦块T表示，此次火災(zāi)可能需要幾周時間才能完全撲滅。據(jù)悉，該儲能電站使用的是LGChem鋰離子電池。
有媒體梳理發(fā)現(xiàn)，2023年至今，全球發(fā)生儲能安全事故超70起，其中韓國最多，美國緊隨其后。美國環(huán)境組織自然資源保護協(xié)會（Natural Resources Defense Council,NRDC）中負責電網(wǎng)相關(guān)事宜的Natalie McIntire在接受紐約時報采訪時表示，美國的許多新型儲能剛剛開始出現(xiàn)，相關(guān)規(guī)定還沒有跟上。
新型儲能正在美國一些州快速發(fā)展，但許多問題仍然有待解答。
美國各州
加速布局新型儲能
隨著美國新能源滲透率不斷提高，新能源的發(fā)電特性對其電網(wǎng)造成的影響也逐漸加大。2023年已有分析指出，美國加州電網(wǎng)凈負荷的“鴨子曲線”，隨著新能源滲透率的大幅提升，已經(jīng)演變?yōu)楦鼑谰?/span>“峽谷曲線”。
凈負荷曲線的這一特性，主要是由于可再生能源（如太陽能）發(fā)電與電力需求時段不匹配造成的。為解決這一問題，美國各州電網(wǎng)已經(jīng)越來越多地考慮使用新型儲能作為解決方案。
來自廣發(fā)證券的一項分析顯示，由于美國自然資源結(jié)構(gòu)和新能源規(guī)模，其可再生能源的整體消納壓力小于中國，整體調(diào)節(jié)性資源充裕度也更高。不過，隨著加州、德州等地風電、光伏裝機提升，以及美國政府應(yīng)對氣候變化承諾的兌現(xiàn)時間日益逼近，美國可再生能源消納需求正在逐步提升，且呈現(xiàn)地域差異大的特點。
另外，由于美國三大區(qū)域電網(wǎng)之間相互獨立運作，聯(lián)通程度低，且缺乏長距離大規(guī)模輸電能力，新能源在電力系統(tǒng)中的消納主要以本區(qū)域為主。這一特性促進了美國一些地區(qū)電網(wǎng)側(cè)儲能的發(fā)展。
紐約時報通過分析新型儲能在加州、德州等美國各州的推廣應(yīng)用，指出新型儲能在太陽能發(fā)電中可以發(fā)揮重要的作用。
從2020年起，加州的新型儲能裝機快速增長，增長速度僅次于中國。新型儲能除存放電外，在加州電網(wǎng)中也起到舉足輕重的作用，可以在晚間部分替代化石能源。例如，在當?shù)貢r間4月30日的晚上7點到10點，新型儲能為整個加州提供了五分之一的電量，在幾分鐘內(nèi)釋放電力達7046兆瓦。彭博新能源財經(jīng)的美國電力專家Helen Kou表示，未來，加州經(jīng)驗可以推廣到美國的其他電網(wǎng)，新型儲能正快速從利基市場中的應(yīng)用向另一種用途轉(zhuǎn)變，即把風光發(fā)電大規(guī)模轉(zhuǎn)移到用電高峰時段。
紐約時報指出，在過去三年中，美國國家電網(wǎng)中的新型儲能裝機容量翻了10倍，達到16000兆瓦。今年預(yù)計還將翻倍，其中，德州、加州和亞利桑那州增長最多。
電網(wǎng)側(cè)使用最多的是鋰離子電池技術(shù)，類似于智能手機或電動汽車的電池。過去十年中，電動汽車的崛起使得電池價格下降了80%，為大規(guī)模儲能的發(fā)展提供了空間。另外，美國的聯(lián)邦補貼也促進了行業(yè)增長。
加州政府在應(yīng)對氣候變化方面野心勃勃，因此希望通過推廣電源側(cè)新型儲能，實現(xiàn)到2045年100%使用綠電的目標。加州政府計劃到2035年新型儲能容量可以翻三倍左右。但目前，加州仍然重度依賴天然氣進行電網(wǎng)調(diào)節(jié)，且有約40%的電力來自于燃氣發(fā)電。
彭博新能源財經(jīng)的一項分析發(fā)現(xiàn)，當前的儲能技術(shù)完全替代所有燃氣發(fā)電可能尚有難度。光伏+新型儲能的模式相比于只在用電高峰才開啟的小型燃氣電廠來說可能更具經(jīng)濟性，但相比于那些能日夜提供更穩(wěn)定電力的較大型燃氣電廠，新型儲能就不具備經(jīng)濟性了。來自加州大學伯克利分校的經(jīng)濟學家Meredith Fowlie表示，不可能做到每度電都用新型儲能，因為那樣過于昂貴。
世界最大的電力公司之一，美國愛依斯電力公司（AES Corporation）的首席執(zhí)行官Andres Gluski表示，“儲能的未來是光明的”，要讓電網(wǎng)能夠消納更多可再生能源，使用更多電池是唯一的途徑。
從輔助服務(wù)到
能源關(guān)鍵角色
一開始，新型儲能在電網(wǎng)中的主要作用其實是處理如電站意外跳閘一類的不嚴重的電力中斷情況。時至今日，提供這些“輔助服務(wù)”仍然是許多電池運營商盈利的最重要途徑。
紐約時報表示，加州和德州發(fā)展新型儲能的路徑有所不同。在加州，強制政策是一個重要的推動因素：2019年，加州政府擔心許多老舊天然氣站關(guān)閉可能增加電力中斷的風險，于是強制要求電力公司快速配置了上千兆瓦的儲能。德州則是市場力量占主導。德州電力市場化程度高，電價上下浮動大，在電力非常短缺時曾經(jīng)達到過1度電5美元的情況。因此，新型儲能開發(fā)商可以利用電力需求高峰時段，在電力系統(tǒng)中時常發(fā)生電路阻塞的地方進行套利。
德州目前的大部分新型儲能仍用于輔助服務(wù)，幫助電網(wǎng)減少電力中斷帶來的干擾。同時，德州比加州更依賴風能，一種波動性更加難以預(yù)測的能源。
不過，德州在太陽能方面正快速追趕加州，同時，新型儲能可以以類似的方式緩解德州的用電緊張。德州當?shù)貢r間4月28日發(fā)生過一個情況，日落的同時風力又格外弱，同時許多煤電和天然氣電站正在檢修。當時，新型儲能供應(yīng)了德州4%的電力，保障了100萬戶家庭的供電。
其他州也緊隨其后。在亞利桑那州和佐治亞州，電力公司計劃配置上千兆瓦裝機容量的新型儲能，來應(yīng)對數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)工廠日漸增長的電力需求。
不過，新型儲能行業(yè)仍然面臨挑戰(zhàn)。鋰離子電池具有易燃的特點，即使運營商已經(jīng)采取措施降低火災(zāi)風險，一些社區(qū)仍然反對在他們的地盤上建設(shè)新型儲能項目。另外，德州同時在為燃氣電廠提供州政府資金，這也可能削弱新型儲能產(chǎn)業(yè)的增長。而其他州相對復(fù)雜的政策環(huán)境也可能阻礙電力公司增配儲能。
發(fā)展提速
安全監(jiān)管措施亟待加強
這不是美國第一次發(fā)生儲能電站的安全事故。例如2022年2月13日，美國加利福尼亞州的Moss Landing 300MW/1200MWh儲能電站項目發(fā)生事故，約10個電池架被燒毀，該儲能電站同樣使用了LG電池；2019年4月，美國亞利桑那州儲能項目爆炸，數(shù)人被送往醫(yī)院，其中有8人受傷。
鋰離子電池的熱失控問題是讓人們對其產(chǎn)生顧慮的重要原因之一，而此次的蓋特韋儲能電站火災(zāi)事故由于鋰離子電池持續(xù)的熱失控，導致現(xiàn)場反復(fù)復(fù)燃，至今火災(zāi)仍未撲滅。
在我國，新型儲能的安全問題已經(jīng)受到了政府部門的重視。就在7月，國標《電力儲能用鋰離子電池》（GB/T36276-2023）將正式實施。據(jù)報道，其中將對電池單體絕熱溫升特性提出要求，例如在循環(huán)周期內(nèi)，熱失控時表面溫度應(yīng)大于90℃，熱失控不應(yīng)起火，不應(yīng)爆炸，不應(yīng)在防爆閥或泄壓點之外的位置發(fā)生破裂。去年11月，國家能源局發(fā)布《國家能源局綜合司關(guān)于加強發(fā)電側(cè)電網(wǎng)側(cè)電化學儲能電站安全運行風險監(jiān)測的通知》。其中要求，對存在安全隱患的設(shè)備及系統(tǒng)，應(yīng)能夠及時預(yù)警并采取有效措施消除隱患。并重點提出，各電力企業(yè)應(yīng)于2024年12月31日前完成本企業(yè)監(jiān)測能力建設(shè)，2025年以后新建及存量電化學儲能電站應(yīng)全部納入監(jiān)測范圍。
加州政府曾表示，到本世紀中葉，可能需要5倍于現(xiàn)在的儲能容量。但在此之前，可能首先要解決的不是宏偉的目標，而是擺在眼前的安全性問題。
來源：能源發(fā)展網(wǎng)