图片来源:图1:One Sky Homes
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几乎每个人都有这样的经历:收到了一份很棒的礼物，却发现几个小时后才能使用，因为盒子里缺少了一件重要的东西——电池。还记得那种挫败感吗?如果制造商的产品不那么便宜，他们是多么容易让你满意啊!
你可能同样恼火地发现，善意的规范和绿色建筑认证，除了被动式房屋，一直在做着与这些制造商完全相同的事情——在包装中遗漏了一个基本的操作项目，并欺骗建筑所有者，其中许多人本打算成为应对气候变化的重要贡献者。
这怎么可能呢?
净计量的扭曲经济学
为了加速和激励光伏系统的安装，善意的政府和公用事业公司设置了净计量1或上网电价定价结构，即建筑业主为他们提供给电网的所有能源付费(通常是公用事业批发价格，有时是全额零售价格)，而不管能源是什么时候产生的，也不管是否有需求。这个方法很有效，直到它失效。当夏季发电过剩开始对电网价格结构造成严重破坏时，不能再忽视净计量的缺陷，当可再生能源发电无法满足需求时，公用事业公司仍然需要提供高峰负荷。
公用事业公司2开始抵制这些新授权的(双关语)家庭能源发电机，他们现在有了自己的生产手段(但没有分销渠道)。这些新的电网贡献者没有意识到，他们的能源没有被节省下来，以便在更方便的时候使用——电网不是一个存储系统，也不是为了提供银行服务而设立的。然而，无论他们的能量是否被使用，他们仍然觉得有权得到报酬。
这种电力需求与太阳能贡献不一致的问题首先影响了德国的早期采用者地区，其次是夏威夷和加利福尼亚州，在那里，它引发了自2004年加州试图禁止鹅肝酱以来最大的鸭相关危机3.．许多ppt专家过早地敲响了公用事业商业模式的丧钟，他们同时绞尽脑汁地思考如何使“鸭子曲线”变平。4-图表的名称，说明了由于增加太阳能发电的时间不协调而导致的日峰值需求的加剧上升。显然，仅靠可再生能源无法满足我们的日常能源需求周期，也无法减轻公用事业公司满足峰值负荷的负担——峰值负荷通常仍必须使用化石燃料来满足。
哪些高峰重要?
更糟糕的是，善意的政策制定者、代码开发人员和建筑认证实体可能无意中加剧了这种不一致，因为他们推动了由净计量经济学优化的建筑项目，这些项目基于电网作为银行的错误假设。这种假设增加了满足冬季高峰负荷的难度。
我们必须首先承认，实际上建筑能源使用有两个高峰:日常和季节性。鸭子曲线反映了每日的峰值周期，但更具有挑战性的峰值发生在我们从冷却负荷到加热负荷的过程中。由于净计量经济学将光伏发电按年分配，而不是按季节分配，因此这个季节性峰值被折现了，提高效率措施的好处也被折现了。效率的提高被发电成本的降低不成比例地扭曲，看起来不那么划算。隔热水平由建筑的年平均性能决定，而不是由季节要求决定。(这就相当于建议别人一年四季都穿同样的衣服，而不是应季着装。)建设项目——包括许多旨在实现净零的项目——可能错过了在最坏情况下优化性能的机会，季节性负荷，这反过来又使过渡到所有可再生能源发电变得更加困难。
效率弧
被动式房屋研究所(PHI)开发的建筑标准框架是少数没有落入这种净计量陷阱的建筑标准框架之一。当PHI在2015年全面检查其能源目标时，包括对可再生能源的公平核算，短期和长期电池存储都经过了仔细考虑。效率措施与太阳能发电信贷隔离开来，而电力存储的需求则被考虑在内，为全可再生能源的未来场景进行规划和优化。2016年，欧盟委员会联合研究中心的迪莉娅·达戈斯蒂诺和佛罗里达太阳能中心的丹尼·帕克进行了一项研究，证实了这种方法，该研究模拟了欧洲各地各种气候条件下的基线建筑，以找到实现欧盟近零能耗建筑(nZEB)目标的最具成本效益的方案。美国和欧洲的研究人员都证实，“在新建筑中实现非常低的能源设计是有可能的，能源节省大约在90%到100%之间，甚至更多。”5他们的研究肯定了将短期储能成本作为更准确经济评估的一部分的必要性。
我们现在知道，商业规模的电池存储与太阳能相结合，这一结合有助于解决考艾岛的峰值负荷问题6-可以很容易地“限定”我们每日峰值负荷的鸭子曲线。短期电池存储的进一步创新将迅速(而且可能经济地)解决我们每天用电高峰的挑战。然而，为了完全摆脱对化石燃料的依赖，我们需要改变我们的建筑框架，以反映被动式房屋标准，该标准特别关注减少峰值需求，以减少季节性峰值负荷。这样做，存储的成本必须包括在内在所有优化计算中，以经济上过渡到全可再生能源的未来。
考虑存储因素
经典、附加和高级被动式房屋标准所采用的新的一次能源可再生(PER)因素包括对短期和长期存储需求的本地化评估。这些自然因气候而异，是可再生能源供应超过现场季节性需求的功能。从图2(下图)所示的图表中我们可以看到，短期电池存储只有在夏季才能完全有效，这时这些电池可以定期充电。然而，在冬季的1月份，这些电池很长一段时间都没有得到补充，需要补充电网电源。这段时期需要长期可再生能源存储技术的创新，以使我们的电网真正实现无化石燃料。
可再生能源储存的竞争目前看起来像是两种气体之间的竞争:将可再生能源转化为氢气或甲烷，这两种能源都可以清洁燃烧，(希望)在发电厂安全燃烧。无论哪种天然气胜出，很明显，我们都需要扭转能源效率的弧形，大幅减少冬季高峰需求，以便过渡到全可再生能源的未来。这正是被动式房屋已经做到的。
被动式+可再生能源是即将到来的2017年的焦点北美被动式房屋网络会议暨博览会2017年10月4日至8日在奥克兰举行。主要能源可再生能源框架将在本次会议的核心项目中通过研讨会和演讲进行更深入的探讨。
这篇文章最初是为被动式房屋建筑，北美被动屋行业杂志，由低碳生产．
脚注
1.净计量(或净能源计量，NEM)允许消费者自己生产部分或全部电力，随时使用这些电力，而不是在生产时使用。
2.内华达州公用事业继续屋顶太阳能战争，反对网络计量-环保观察。
3.的加州鹅肝法《加州健康与安全法典》(California Health and Safety Code)第25981条规定，禁止“为使鸟类肝脏扩大到超出正常大小而强制喂食鸟类”(《加州健康与安全法典》第25981条)，以及禁止销售由此产生的产品(第25982条)。
4.在商业规模的发电中鸭曲线是一天中电力生产的图表，显示了峰值需求和可再生能源生产之间的时间不平衡。
5.欧洲新建筑达到近零能耗建筑(nzeb)的最佳路径综合建模迪莉娅·达戈斯蒂诺和丹尼·帕克。
6.“夏威夷合作企业以11美分/千瓦时的价格签署太阳能+储能项目协议。”
布朗温·巴里(Bronwyn Barry)是北美被动式房屋网络(NAPHN)的建筑师和总统。
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41岁的评论
存储启示
一篇及时的文章。这个存储问题迫在眉睫，澳大利亚、德国、夏威夷和加利福尼亚的闸门即将打开，还有许多其他地方也将效仿。澳大利亚已经了解到，在20-25%的屋顶光伏发电中，你可以在中午为社区供过于求。他们已经达到了这样的渗透水平。等式的另一部分是，随着住宅光伏越来越便宜(澳大利亚比美国便宜70%)，安装更大的阵列。新的理由是，“如果只需1.5万美元，为什么不把10千瓦的电力安装在你的屋顶上呢?”这就是存储的问题。把果汁留着以后用。显而易见，放以前贵。现在开始可以负担得起了，虽然可能需要几年的补贴。
接下来:多云、寒冷、冬季环境中的季节性问题。显然，他们发现电池在一月份不怎么充电!是的。没有网格的人知道这一点!所以…经过几十年的思考，我认为答案在某种程度上与文章一致。氢气夏季生产用于过度发电，冬季使用。它的效率很低，但多余的电力是“免费”的。就像储存腌制的祖钦尼过冬一样。另一种方法是热水或散热器储存。 With passive house levels, plus heat pumps, seasonal storage is not outlandish. It used to be, but needs to be revisited. 1000 kWh of hot water storage is quite simple to do.
储存可再生能源的竞争
谢谢你的意见，文。我也很想知道储存可再生能源的竞争最终会走向何方。我读过一些关于使用水的实验，或将夏季多余的生产转化为氢气或甲烷的实验。最重要的是，这仍将比简单地减少(主要是冬季)需求花费更多的钱。因此，负瓦特仍然是规则，我们需要为一个GOT的未来设计，尽管全球变暖的现实，“冬天来了!”
汽车将比家用电池更快地把鸭子压扁。
彭博新能源财经(Bloomberg New Energy Finance)预测，到2025年，美国和欧洲的电动汽车(EV)将比内燃机汽车便宜，他们的预测相当保守。一些更激进的预测把它放在了2020年。
无论在什么时间范围内，一辆行驶200英里以上的电动汽车所能吸收的能量总量大约是一个典型的净零能耗房屋管理日自耗光伏阵列所需存储容量的10倍，更不用说管理被动式房屋所需的更小的存储容量了。交通部门的电气化和智能汽车充电器所提供的分布式存储容量总量将超过分布式家用电池。(日产(Nissan)最新款最大的更大电池Leaf甚至内置了车联网功能。)
考虑到非光伏可再生能源在经济上并不能真正缩小到微不足道的规模，将每栋房子都视为只需要太阳能的纳米电网，需要季节性储存，这是一个巨大的错误。西雅图雾露的例子图将其视为这类问题，而完全忽略了这样一个事实，即云层和风暴在冬季侵蚀了大量的光伏发电，同时也为非常可观的传统区域水力发电能力充电(并将其中大部分储存起来作为夏季积雪使用)，并忽略了连接良好的现有电网基础设施中非常可观的风力发电能力(其中大部分尚未建成)。只有极少数(如果有的话)的地方是全年太阳能+电池电网的理想场所。夏威夷可能很接近，但西雅图将接近天平的另一端。尽管如此，长期储能的成本必须低于过度建设和简单地限制过剩的太阳能(和其他可再生能源)产量。即使长期储能最终变得便宜，西雅图也是最不可能需要夏季日照以供冬季使用的地区之一——有其他电网资源可以与之竞争作为解决方案。
由于灵活性和降低传统水电的低成本，西雅图的鸭子已经保证在相当长的一段时间内相当平坦，如果光伏发电主导中午的负荷。除非西雅图的光伏发电部署速度非常惊人(不太可能，因为相对于屋顶光伏发电的无补贴水平成本，西雅图的电力零售成本较低)，否则电动汽车海啸可能会在很长时间内到来。
季节性容量问题的解决方案因地区而异，但美国现有的电网基础设施在应对这一问题上的能力要比欧洲强得多，而且在经济方面可以得到改善。在新英格兰和大西洋中部，海上风能资源比北海更好，而且在冬季产量增加。它可能比长期储存可燃气体更便宜。(一年比一年便宜!)
甲烷?
我们不是在努力远离温室气体吗?我们可以更便宜地从地下开采甲烷，而不是用多余的太阳能来制造甲烷。使用甲烷，无论如何生产，仍然是在错误的方向上，不是吗?还是我遗漏了什么?
不需要建造甲烷基础设施@ stephen sheehy
天然气的储存、分配和发电机已经存在，这使得将阳光转化为甲烷比其他方法更有吸引力。在零碳/低碳设施中，利用日照和风力产生的甲烷将取代通过各种方法从地下提取的化石甲烷，并且(大概)将减少甲烷的逸散释放和与天然气勘探和开采相关的其他环境破坏。燃烧它仍然会产生相同的二氧化碳排放，但不像更难处理的氢气，因为氢气的存储基础设施较少。
甲烷的储存密度也比气态氢高一些。一定量的氢气可以注入/混合到天然气燃料中而不会造成伤害，但高浓度的氢气会对天然气电网基础设施造成损害(金属脆性等)。可再生能源生产的氢气可以以液态氨(NH3)的形式储存和运输，其能量密度与液态甲烷(CH4)相似，这一概念在某些领域具有相当大的吸引力。但是重组氢>氨>氢用于燃料电池比氢>甲烷>联合循环气体发生器有更大的净能量损失。NH3可以直接作为燃料燃烧，但它有大量的氮氧化物排放需要管理，N2O是一种强大的温室气体，是甲烷的10倍，二氧化碳的300倍。也没有现成的基础设施来燃烧它发电。
评论……
Dana -你的说法:“把每个房子都当作一个只需要太阳能的纳米电网，需要季节性储存(是一个)巨大的错误”，这表明你可能误解了我的文章。新的一次能源可再生能源(PER)框架绝对不建议建筑采用这种方法，但它并没有禁止这种方法。它只是简单地评估了季节性需求和供应之间的不协调，并认识到在每种气候下储存的必要性(最经济的应该是在电网规模上安装)。风能和水力发电，以及数量有限的生物燃料和区域供热系统也被计算在内。我在这里详细介绍了这一点:https://www.slideshare.net/Bronwynb/buildings-for-an-all-renewable-energy-future-for-utilities．关于这个框架的研究信息来源可以在Passipedia上找到:https://passipedia.org/certification/passive_house_categories/per
至于电动汽车能否替代现场或场外储能，我对能否成为现实持怀疑态度，因为我从自己客户的电动汽车家中看到，他们从来没有在太阳能发电高峰时给汽车充电——所以，再一次，这种对齐方式是错误的。(这是我文章的全部观点!)
Stephen:我同意从温室气体的角度来看，甲烷是有问题的。我在这里并不是提倡这样做，只是认识到这是一种正在探索的选择。我预计，如果进一步开发甲烷储存，它将只用于发电厂，而不会输送给最终用户。
你需要一根长绳子
在中午把你的电动汽车插到你的家里......这个国家还有人工作…
对B.W.的回应
合著。
随着典型电动汽车续航里程的增加，许多通勤者将能够在不充电的情况下往返上班。
你的客户没有因为充电而获得报酬。
我正确地阅读了这篇文章，但没有很好地表达自己。只关注图中的太阳能鸭曲线，然后转向季节性存储，这意味着太阳能主导的电网，而不是离网。把西雅图当作一个只有太阳能或大部分太阳能的电网，就像单一房屋的纳米电网一样，几乎是愚蠢的，这就是我去那里的原因。
电网负荷峰值出现在夏季空调负荷(即使在西雅图)，并与PV输出有很好的相关性。在西雅图的pv重版本中，鸭子曲线峰值将出现在平季(就像在加州一样)，此时加热和冷却负荷较低。但一旦监管结构到位，电动汽车注定会成为四季电网响应负载均衡器。
在目前电动汽车普及的情况下，电池容量小到足以引发续航里程焦虑，而对电网的负荷又不够大，成为严重的电网容量约束和调度问题。电动汽车车主(很少有例外)不会因为允许电网运营商或公用事业公司安排充电而得到补偿，而是暂时选择在方便的时候充电，或者利用粗略的使用时间等。
当电动汽车开始普及时，一切都改变了。响应公用事业或电网运营商信号的智能充电器已经发明出来，并为电动汽车车主提供关键的电网服务(例如在阳光明媚的日子里，吸收鸭肚以限制馈线上的过电压)甚至快速响应频率和电压控制提供了机会。为了使交通运输大幅电气化，必须采用这种技术，以避免对配电网进行巨大容量升级的高成本。10辆电动汽车在一个典型的住宅街区变压器上同时充电会融化它，但所有电动汽车仍然可以在电力公司控制下进行循环充电，并由电动汽车所有者选择“按时间完全充电- xx:xx”&/或“仅在批发价格低于yy美元/兆瓦时充电”选项，而无需对配电网进行容量升级。
可以采取不同的方法来支付电网服务的报酬，例如在批发价格为负时支付，或者在使用频率控制和其他辅助服务时支付(在PJM地区的电热水器已经发生了这种情况)。但至少在这个主题上有一些变化是必要的，即使道路上10%的汽车是电动的。技术已经存在，但公用事业监管结构还没有完全到位。这些规定必须在2025年之前准备好——如果他们不这样做，电动汽车充电将成为一个比鸭子更大的问题。让电动汽车成为鸭子问题的解决方案，而不是另一个问题，成本更低，效果更好。对于大多数人来说，在一定程度的千瓦时容量下，里程焦虑问题就消失了，但作为一种电网解决方案，即使有足够的续航里程，也要激励人们保持充电。对很多人来说，能够接受不确定的免费收费足以激励他们继续充电，但接受中午多余的能量和辅助电网服务会让他们继续充电更有吸引力。
对于图2，地理位置必须受到严格限制
查看图2中1月和7月的负荷和可再生能源曲线，我相信光伏和风能资源的规模已经被精心挑选或人为设计，并且/或地理位置受到严重限制。那应该是西雅图城市之光服务区域内的可再生资源吗，城市范围内，金县内，还是其他地方?
在连接良好的BPA电网中，夏季太阳能和风能输出峰值的高度相关性根本不存在(尽管对西雅图来说可能是这样)，而且该地区的水力输出并不是某种规模较小的恒定基载发电机。从区域来看，这些水力资源相当大，非常适合进行日负荷跟踪。与不灵活的核能和动力煤不同，在被描述为过剩太阳能+风能的时间内，水力发电根本没有理由运行，但它仍然呈现出一条稳定的细蓝色条纹，与高耸的过剩太阳能相比显得矮小。在光伏发电过剩期间，水电容量可能仍然存在，但在负电价时段运行没有任何优势，理性的运营商也不会这么做。这说不通。即使在地理条件受限的情况下，截至2014年，西雅图城市之光约90%的电力来自水电:http://www.seattle.gov/light/FuelMix/
冬季和夏季的净电网负荷分布似乎同样是人为设计的，似乎假设所有空间供暖都是通过电网(?)这个负荷轮廓应该是总负荷，还是仅是电网运营商可以跟踪的负荷?
关于长期储能的必要性或财务理由:在目前6美分/千瓦时的公用事业规模太阳能(甚至更便宜的风能)的水平成本下，任何长期储能都必须证明比简单地建造更多的太阳能和风能，并在能源过剩时期限制产量更便宜。以太阳能发电成本持续下降的速度来看，长期储能似乎不太可能在经济上合理地对抗过度建设的太阳能发电。Sun Shot Initiative目前的目标是到2030年，公用事业规模光伏发电的平均成本为3美分，如果历史有任何指导意义(并不总是制造技术学习曲线，但通常是这样)，它可能在2025年的时间框架内实现。只需3美分，你就可以把一半的油洒在地板上(平均耗电6美分)，与大多数长期储存方案相比，仍然具有相当的竞争力。将泄漏的一半转化为甲烷，然后燃烧它来发电，仍然要比3美分贵得多。
https://energy.gov/eere/sunshot/sunshot-2030
2016年，陆上风力发电的成本在3-6美分之间，而且仍在逐年下降(只是速度不及大规模太阳能发电)。在几个月内，我们可能会看到Lazard的LCOE分析版本11.0，并能够将其与v. 10.0进行比较(https://www.lazard.com/media/438038/levelized-cost-of-energy-v100.pdf)，以及比较他们更新的存储均衡成本分析，该分析从v. 2.0开始只关注短期到中期，而不是长期技术。
https://www.lazard.com/media/438042/lazard-levelized-cost-of-storage-v20.pdf
但是为什么?(# 7)
“你需要一根很长的电线在中午把你的电动汽车插到家里......这个国家还有人工作"
为什么一定要在家里?它有什么特别之处?
当你可以在工作或购物时充电时，为什么要在家里充电，特别是如果/当这样做有经济动机时?
无所不在的PV和无所不在的EV恰好是天作之合。如果管理合理，它们将以低成本或负成本解决彼此潜在的电网问题。但如果你只是在家里充电，而不是在阳光明媚的时候，那就行不通了。
大约三年来，洛杉矶空军基地已经有了一群电动汽车和智能充电器(在这种情况下，是双向电源流)，他们通过停车时插上电源提供的电网服务赚钱。这种方法可以应用于其他地方的驯鸭和其他电网服务，无论是双向还是仅收费。看到的:
https://www.princetonpower.com/pdf-new/LAAFB_Case_StudyC.pdf
http://www.transform.af.mil/About/Display/Article/610602/los-angeles-afb-unveils-all-electric-vehicle-fleet/
要驯服这只鸭子，就必须有激励措施，让人们在中午的时候去充电，而这些激励措施会在鸭子变胖的时候出现。目前，加州的“鸭肚子”还不是很胖，而且也没有足够的电动汽车来产生巨大的影响，这就是为什么纳税人不得不为建造大量专用电网存储而买单。到2025年，当电动汽车开始普及时，花钱让人们接入公用事业公司或CAISO控制的充电器，并让他们以折扣充电，甚至付钱给他们，比让纳税人利用更多公用事业公司拥有的电网存储来管理鸭子要便宜得多。
从电网运营商的角度来看，可调度负荷和可调度发电机一样好，在最高法院批准FERC命令745以来的20个月左右，能够奖励这些服务的分布式可调度负荷的机制已经开始出现。电热水器控制器的性能相当不错，但远不及电动汽车注定要具备的能量转储能力。
电动汽车作为存储选项
Dana -我们在NAPHN17上有一个演讲将涵盖这个确切的主题。https://www.naphnconference.com/program/core-conference/(见周五下午1点45分。)电动汽车可能是在某些地方驯服鸭子的最好方法。然而，这篇文章的观点是，冬季可再生能源(包括水电、风能和太阳能)将不足以完全满足冬季的需求——即使在阳光充足的地方，如加州。电动汽车是短期存储，如果你需要买两辆车来满足你的冬季存储需求，你不妨安装更好的窗户。他们会比建另一个车库便宜…
外推和直觉的区别
丹娜，我明白你的意思，但我认为你在简化一些不像你暗示的那么明显的东西。现有的电解电池技术仍然存在很大的局限性。例如，它们磨损了，然后必须在大约7年的时间里花很大的钱更换。如果业主是房屋所有者，或者是公用事业单位，则存在这种限制。我还没有看到任何人完全解决这个问题，尽管电池在过去200年左右的时间里一直在不断发展。此外，电解电池过程不具有许多化学过程的稳定性，在化学过程中，元素通过增加或减少能量来结合或分离。如果电解电池技术已经研究了200多年，这个长期稳定的问题还没有解决，你认为它会在我们的有生之年出现吗?
对我来说，这似乎是一个邀请，让我开始以不同的方式思考这个问题。如果你不把钱投入研究，就不会有很好的机会降低能量的气体化学转换及其存储的成本。想想投入太阳能电池研发的所有资金，以及它是如何大幅降低成本的。
我只是认为你没有将同样的思想标准应用于太阳能输出气体的化学储存，就像你应用于电解电池技术一样。在这一领域，可以预见的进展是惊人的。你没有给它一个机会，只是在推断目前正在发生的事情。我真的认为从太阳能和其他可再生资源中分离气体后的化学储存是未来。甚至可以预见，一旦完成，它可以通过管道进行长距离运输，就像今天的天然气一样。只有一小部分国家和跨国研究资金投入到电解电池和太阳能电池技术上。只要燃烧过程中不产生二氧化碳，这种天然气就和可再生资源一样环保。
蓄热，电
蓄热、电动车蓄热等都是可行的。但是，除非电力的零售成本能与生产成本(或环境破坏)相匹配，否则就没有什么动力去采用它们。
电动汽车作为能量转储@ Eric Habegger
电动汽车电池的7年生命周期只是它作为电动汽车电池的应用，在这个生命周期内它的应用是具有成本效益的。选择使用它作为电力转储来驯服电网或电压和频率控制并不会改变它作为电动汽车电池的生命周期-它是相同数量的充电循环。唯一的变化是充电发生的时间，以优化它对电网的价值。电网服务提供的报酬抵消了“……这对车主来说是一笔巨大的开销……”
锂离子电动汽车电池的7年限制不适用于公用事业或电网运营商。在作为电动汽车电池的寿命结束时，它仍然有5年以上的可用使用寿命，作为家庭存储或电网电池，或作为电动汽车快速直流充电的存储设备(以平衡来自电网的快速直流充电峰值)。还有其他电池技术更适合于专用网格电池(液流电池等)，但电池类型取决于它的用途。已经有公司在测试和重新包装二手电动汽车电池，用于快速直流充电器和表后存储系统，目标是寻求最小化需求费用的商业纳税人。但按照电动汽车电池价格下降的速度，二手电动汽车电池的价值甚至更低，可能并不总是值得重新测试。这是一个快速变化的行业，但最重要的是，锂离子电网电池或自消费光伏系统电池的生命周期远远超过7年——至少是它的两倍，可能接近20年。
如果在鸭颈斜坡期间仍使用电动汽车中的电池为电网供电，则有可能出现一定程度的电池退化，但同样，如果电动汽车车主能够为这种高价值的电网服务获得适当的报酬，这就不是问题。这仍然比建造和维护低容量因素快速上升的天然气峰值更便宜，以管理持续几个小时(而不是每天)的电网事件。
在即将到来的电动汽车海啸、蓬勃发展的便携式电子业务以及现在的电网存储的推动下，电池研究领域投入了大量资金。
季节性长期储存问题完全不同，但也不清楚是否有必要这样做。图2中被动室分析方法的一个缺点(//www.elsporta.com/sites/default/files/Bronwyn%20Barry%20-%20Batteries%20-%201.png)是它似乎限制了所有电力和能源的来源和储存在本地。这是一个微型网格，不像我搞砸的纳米网格单屋类比，但这是同一个问题。西雅图的例子是一个恰当的例子:如果只使用当地的资源，西雅图将需要长期存储来实现100%的可再生能源。但现有的现实是，西雅图唯一的电力设施(西雅图城市之光)已经几乎100%是可再生能源，但使用的水力发电和风力资源在某些情况下距离城市数百英里。大量的“季节性储存”已经以山上的积雪和大坝后面的水的形式存在。被动屋的分析错误地指向了做一些不同于已经有效和负担得起的事情。
他们用在斯图加特的照片也有同样的问题见本页图3:
https://passipedia.org/certification/passive_house_categories/per
https://passipedia.org/_detail/picopen/per_3_farbe_en.jpg?id=certification%3Apassive_house_categories%3Aper
太阳能和风能输出的高度相关性只能是一个非常局部的现象。但是世界上大部分地区的风力发电都有非常不同的特点，尤其是近海和近岸风力发电。大约一年前，ERCOT对加尔维斯顿/休斯顿的风力发电进行了分析，结果显示，在傍晚时分，近岸风力发电的可用性比其他任何时段都要高得多，随着太阳的逐渐消失(可能是由于陆地上每天的温度相对于水温的波动所驱动的岸风的作用)，使其成为抵消鸭子曲线斜坡的理想资源。在新英格兰，近海风更稳定，但在冬季提供了约2倍的电力(届时电网平均能源使用将更高，光伏输出将更低)。根据当地气候和负荷选择资源组合，并假装现有的网格资源确实存在(不难想象)，季节性存储量甚至是日存储量都会急剧下降。我们不打算用电动汽车季节性地为电网供电(从来没有想过这样做)，但几年前对PJM地区的一项研究表明，在最小限度的削减下，100%可再生能源所需的存储量非常小——100%可再生能源比80%可再生能源所需的存储量要小。
只有当可再生能源比季节性储存更昂贵时，减少可再生能源才会成为一个“问题”。从电网到甲烷再到燃气发生器再到电网的效率真的很糟糕(事实上，绝对是病态的)。即使电力是“免费”的，与削减2或3美分(水平)的可再生能源相比，即使可再生能源有3-4倍的过度建设因素，经济也不会起作用。在德国，他们可以为(几乎)免费的可再生能源甲烷注入天然气电网提供经济理由，但这只是因为天然气比美国贵很多倍。
丹娜，你没抓住重点…
恕我直言，戴娜，你完全错过了重点，我担心你可能在自己挖一个兔子洞……
看起来你想太多了，这些图表显示了可再生能源产量与估计消费量的重叠?不知道你是如何从这些图表中得出被动式住宅“似乎限制了所有电力和能源的来源和存储在本地”的结论的。它不是。PER框架所做的就是提供一个在一年的不同时间能源“有价值”或“昂贵”的指示。低层图表简单地说明了本地存储——无论以何种形式:电池、电动汽车或其他——在冬季的某些时期是不够的。这就是为什么需要开发储存式可再生能源。我猜这将最有可能和成本效益由公用事业公司通过电网交付。
毫无疑问，储存可再生能源的成本效益将成为未来一个引人入胜的争论。(在预测未来时，你的水晶球和其他人的一样可靠。)与此同时，这里要明确指出的一点是，我们需要设计尽可能减少季节性高峰负荷的建筑，否则我们很快就会被淹没在我们最喜欢的兔子洞里。
伟大的文章…
我对净零能耗房屋方法的一个问题是，它只是稍微(好吧，稍微多一点)解决了季节性需求差异。我曾经关注过特斯拉车主俱乐部论坛上的一个帖子，说的是一个人重新使用了几节Model S电池，试图毫无限制地离开电网。尽管我记得他没有对他的房子进行任何效率升级，但即使有屋顶阵列和大型地面安装太阳能阵列，以及超过100千瓦时的存储，他仍然与电网连接，在某些日子里从电网中获取大量电力(主要是为他的两辆特斯拉充电)。整个社会的这种规模导致了更昂贵的电力，几乎没有净发电(非太阳能、风能、水力发电等)……来源)产能削减。发电厂是昂贵的，对客户来说，一年里只能在几天或几周内收回成本的发电厂要贵得多。
对Donald Endsley的回应
唐纳德,
没有人提倡“离网”方法——GBA肯定没有。离网的方法是疯狂的。
我们都需要电网。
我们都需要电网…
．.．但我不认为这证实了唐纳德的说法，即整个社区的净零住宅将使消费者的电费变得更贵。我们应该假设，或者要求，大多数净零住宅也在减少需求。当然，也许你可以断言“离网”是疯狂的。但是安装100千瓦的太阳能而不提高家庭性能也是一样的。(就这一点而言，拥有两辆特斯拉也是如此)。
我同意布朗温的观点
我同意布朗温的观点，没有人掌握未来的钥匙。这就是为什么预测会发生什么是危险的。但当然，对所有传统电池的已知问题视而不见也是危险的。将电池作为未来的关键，并尽量减少我们都经历过的这些问题，这是经济上的既得利益。我认为人们倾向于大刀阔斧地作画，而不是同时在头脑中持有同时的想法。传统的电池将有助于解决全球变暖的问题，并且(目前)在将能量转换为可用形式方面比将水电解成氢气或甲烷，然后将这些气体储存起来更有效。电池也是可移动的，而类似的分离气体并储存气体的固定电解过程则不是。
所以这两个过程，传统的电池和通过电解从水中分离气体，是互补的。人们很容易认为一种形式将取代另一种形式，但这并不是会发生的明显事情。它可能是两者的混合，其中每一种都以其能量存储能力的形式使用，以发挥其最大的优势。
在整个讨论中有一件事需要注意。像石油和天然气这样的既得利益集团会竭尽全力地游说，以阻止在公用事业水平上的任何大规模变化，即从目前燃烧天然气发电的工厂电解水。他们的沉没成本将不再有利可图。同样的事情可能会在较小程度上威胁到埃隆·马斯克(Elon Musk)正在崛起的电池帝国。他希望每7年向公共事业公司供应大量电池来稳定电网。如果他只能指望为更多的移动应用提供电池，比如他的汽车，那将减少他的利润。请记住，他的锂电池生产设施之所以是一个很好的赌注，部分原因是他设想了电池的广泛使用，而且所有这些电池大约每7年就要更换一次。这是不可能发生的，至少在消除向公用事业公司的销售中，他们可能会转而使用水和气体的分离存储。预计这些既得利益集团将对改革产生巨大阻力。
回应马丁
对不起，马丁，我可能不是很清楚。我想说的是，即使是可再生能源加上存储，即使在公用事业规模上也不能真正改变峰值需求。我知道Dana会说可再生能源可以满足这些需求，他可能是对的，但我还没有被说服，部分原因是特斯拉的家伙。
对Donald Endsley的回应
唐纳德,
解决峰值负荷的方法有很多;电池存储就是其中之一。另一个是投资于高压输电线路，从该国风力生产过剩的地区输送风能。这不是唯一的答案，它也有缺点——但它可能是我们困惑的解决方案的一部分。
有关此主题的详细信息，请参见扩大可再生能源规模最便宜的方法?
需求响应市场和存储固定峰值电网需求@ #21
＂...可再生能源加上储能，即使在公用事业规模上也无法真正改变峰值需求。”
嗯?他们肯定会改变高峰需求(以多种方式!)如果你说的是真的，这意味着管理和调节加州电网的人没有做功课或不会做数学(尽管有足够的证据证明他们在这两方面都很有能力)。
可再生能源PV比例的鸭子曲线无疑降低了绝对峰值，并将日峰值移至当天晚些时候的某个点。CAISO(和其他机构)认为，正午过量和现在的峰值之间的斜坡是一个潜在的问题，加州的监管机构已经实施了网格存储授权，以确保它不会成为一个问题。每小时的峰值需求很容易由公用事业规模的存储来管理，并且已经在成本上与快速增长的燃气峰值发电厂竞争，后者很快就会在新的发电能力上走渡渡鸟的路。
电池的爬坡速度比天然气峰值器快得多，并且可以大规模地管理“鸭颈”坡道。目前，现有的天然气峰值运营商发现，购买电池组以提供“表观”旋转储备，而不是在空闲状态下实际燃烧天然气，并且仅在预计峰值持续时间超过电池的存储容量时才启动燃气燃烧器是经济的:
http://www.powermag.com/two-sce-gas-battery-hybrid-projects-revolutionize-peaker-performance/
https://www.greentechmedia.com/articles/read/batteries-let-offline-gas-peaker-plants-participate-in-spinning-reserve-mar
NRG(一家大型商业发电公司)前首席执行官大卫·克兰(David Crane)几年前曾公开表示，美国将在2020年之前建造最后一座燃气发电厂，这甚至是在最高法院批准FERC命令745之前。但是，随着需求响应市场的发展，更多的电池进入电网，在相当短的时间内，电池就会变得足够便宜，即使是现有的天然气峰值也将不再经济。我们在这两方面都处于边缘，而且两者都已经比现状更经济，对电网负荷峰值的时间和强度的影响都比迄今为止看到的要大得多。
可再生能源可以被认为是可靠的能源供应，即使是在足够的地理区域内作为基本负载，电网基础设施也很好，而且还在不断改进。灵活的负载和电池是管理峰值需求的低成本解决方案。传统上，网格是通过一堆不灵活的“基本负载”生成来管理的，具有灵活(但有时效率较低)“峰值”发电来管理负荷在几个小时甚至几天内的变化，公用事业法规支持在这些资产上投入资本。但几十年前，这种方法作为管理电网的唯一方式，在经济上是有意义的。
即使法规变化缓慢，如果不采用需求响应，PJM地区的灯早就熄灭了，在需求响应中，可以及时转移的负载可以从不太灵活的负载中移走。这些方法已经被一些地方公用事业公司使用了大约40-50年，作为避免进口峰值电源或启动低容量因子峰值电源的高成本的一种手段，但已经成为PJM地区电网可靠性的重要工具，并且效果良好。关于需求响应的第三方聚合者如何进行需求响应计划一直存在大量的法律争议，但FERC命令745规定，需求响应应按与有源发电机按兆瓦时支付相同的容量费率和现货市场能源费率支付NEGAwatt- hours和容量市场费用。这一争议一直延续到美国最高法院，最高法院支持745号命令。
但这还不到两年的时间，而且市场机制还没有在所有地区得到充分发展(事实上，大多数地区还没有得到控制)，但它正在到来，它将对批发能源市场和电网需求峰值产生巨大影响。目前，大多数制定这些市场的监管机构都在努力解决的一个问题是，如何准确测量电池的负功率，或未计量的上传电量等。看到的:http://www.utilitydive.com/news/what-californias-heat-wave-revealed-about-demand-response/505186/
仅仅因为它还没有完全实施，细节还需要解决，并不意味着对它即将到来的预测是水晶球凝视的领域。市场是有效的，聚合的需求反应是廉价的。随着电动汽车海啸的到来，总需求响应能力的数量将会增长很多，这也不是水晶球的东西。拥有不断增长的汽车市场或现有的大型汽车市场的规模较大的国家已经确定了新的内燃机汽车将成为违禁品的日期。(英国是一个，印度是另一个，中国——世界上最大的汽车市场似乎正朝着这个方向发展，但尚未宣布日期。)随着产量的增加，成本也会降低，即使美国队在监管方面落后，在不到10年的时间里，在新车市场上的经济效益也会令人信服，即使是在电池成本上使用非常保守的学习曲线假设。
随着电动汽车变得无处不在，智能充电器将成为强制性的，以避免因每辆汽车所代表的非常高的本地峰值负荷而导致电网崩溃。但电动汽车是现成的需求响应负载，非常适合稳定电网。无论是在高可再生能源高可变的发电环境中，还是在缓慢不灵活的发电环境中，这都是正确的。在美国，大多数汽车90%以上的时间是停着的，而在路上行驶的时间不到10%。这使得汽车实际充电的时间，或在任何小时间隔内充电的时间，都具有很大的灵活性。一旦行驶里程远远超过200英里，在电网负荷高峰(或可再生能源低可变输出期)的充电在大多数情况下可以推迟，通常会推迟几天。总的来说，如果一次性充电，电动汽车车队最终将产生足够大的负荷，足以使整个电网崩溃，但由于充电可以分散，因此如果需要，可以按小时、分分钟跟踪可用电量。必须有激励措施，必须让他们容易地连接到智能充电器上，以便他们能够用于这一目的，但这正是需求响应市场、智能充电器开发商和需求响应聚合者投入创造性精力的地方(今天!)。电动汽车将不会是(事实上现在还不是)需求响应的全部蛋糕，但它将是一个足够大的蛋糕，对于处理每天甚至每周的平均电网负荷变化和平均可变可再生能源输出来说真的很重要。
哎呀,Dana !
我给你一英寸，你拿走一英里。在这篇推销文章中，你甚至不能提到从夏天到冬天长期储存电力的可取之处。你使用的缩写有一半是普通人无法理解的，如果没有事先的知识。我不能代表别人说话，但对我来说，这些华丽的流行语的压倒性重复给人的印象是，你根本不是一个公正地衡量各方的中立声音。
对马丁、丹娜和埃里克的回应
再次道歉，马丁，我赶时间，而且我在写作方面有困难(我的英语不太好)。我完全明白你的意思。但在最好的情况下，存储只是在需求发生时发生变化，当然，这可能是一件非常好的事情，因为峰值需求可以降低，导致发电厂运行的时间比峰值运行的时间更长，效率更高。是的，风力和波浪能最终有助于减少运行时间，但最终风不会吹，有人会离海岸太远，无法从波浪能中受益。在这个时候，在可预见的未来(是的，丹娜，我知道你完全不同意我的观点)，我们仍然必须燃烧东西来发电，燃烧东西，即使是多余的可再生能源产生的氢或甲烷，仍然会污染，尽管可以说燃料电池几乎消除了这一点。无论污染如何，消费者仍将支付成本。减少最终燃烧需求的唯一方法是减少需求，不管需求的峰值是否被转移到峰值和低谷。这就是我认为需要比净零能源更好的方法的理由。不幸的是，我甚至不知道如何开始使这个论点在经济上起作用。
丹娜，我也向你道歉，我不是故意离题的。我真的很欣赏你的论点，尽管我真诚地希望你不要像我一样花那么长时间来写回复。你的论点往往经过了很好的研究，当我阅读每个链接时，我确实很欣赏它们。然而，我更多的是指季节性高峰，而不是我们通常所说的每小时高峰。这就是我谈论特斯拉人的原因，即使他有巨大的太阳能电池阵列和巨大的电池，他仍然有大量的电力消耗。因为他离我很近，我知道在那些日子里，他从电网进口电力，其中近60%的电力是通过燃烧产生的。是的，他可以在非高峰时段通过更好地利用发电能力来减少燃烧的东西。一年中有几天，他仍然需要生产一定量的千瓦时，而所需的容量实际上与没有可再生能源发电和更小的电池时没有什么不同。
埃里克，我觉得没人会把戴娜和中立混为一谈。他是可再生能源的倡导者(马丁也是)。这是一件好事，尤其是考虑到他们都希望可再生能源成为经济选择(就像我一样)。
恐怕我没说到点子上
恐怕我的观点没讲清楚，但我不想再试图澄清，使这个讨论变得极其乏味。这是绝望的。
不是中立的，尤其是在成本方面@ Eric Habegger
这不是一个“…，这些都是正在发生的巨大而快速的变化，就在你附近的网格上!
如果长期的电网存储在经济上是可行的，并且有一个学习曲线的历史表明它甚至接近了，我就会全力以赴。但事实并非如此。风能和太阳能仍然可以在冬季提供电力，如果目前过度建设可再生能源以在冬季提供足够的电力比长期使用氢气/甲烷/氨储存更便宜的话。
所有这些东西的数字都很粗略，但在目前的技术水平下，在大部分可再生能源的情况下，氢、甲烷或氨的长期储存效率，需要过度建造可再生能源来储存足够的甲烷，即使是冬季负荷的四分之一，也足够在冬季直接(通过电网)提供能源，而不需要长期储存。如果把美元和美分考虑在内，至少把资本花在过度建设可再生能源上更好，即使这意味着更多的减产。德国的情况只是略有不同，德国的风力发电和光伏发电更廉价、更昂贵，天然气也更昂贵，而且不灵活的煤/核电站无法按照美国联合循环天然气的工作方式经济地用于负荷。
一个有效的解决方案必须具有成本效益，目前看来，长期存储的效果似乎还不够好，不足以在美国推广，甚至可能在德国也行不通。这种方法的净碳投资回报甚至低于净现金投资回报。
唐纳德:听起来“特斯拉男”想要建造自己的私人房子纳米网格之类的?
风总是在北美任何主要网格区域的某个地方吹着，太阳每天至少在每个网格区域的某些部分照耀着。（http://www.theenergycollective.com/sites/theenergycollective.com/files/imagepicker/488516/2_2.png)在任何大型网格区域内管理所有数据所需的存储量，与单个房屋或单个城市/县/州相比，在比例上非常小。
在这些电网区域内，传输能力相当不错，而且还在不断提高。网格区域之间的相互连接在一些区域之间也很好(尽管ERCOT非常孤立)，并且正在改进中。在西部地区，当西北部天气寒冷时，西南部通常是阳光明媚，空调负荷低。目前，在当前的国家监管机构下，电网容量未得到充分利用。加州不愿扩大市场以出售过剩的太阳能，并且限制从该地区其他发电机进口太阳能，这对整个地区来说实际上是件坏事，但障碍是监管/立法，而不是技术上的。目前，密苏里州的监管机构和立法者正在支持一条输电线，该输电线将在中西部(拥有大量且不断增长的廉价风能)和东南部各州(拥有大量煤炭和天然气发电能力)之间插入一个大型互连线。
当监管环境赶上来的时候(我很有信心它会赶上来)，美国为电力(或交通)而燃烧的东西的数量可以很快地、非常经济地下降。
关于管理鸭子曲线的有趣入门。
这是在2014年，当时锂离子电池的成本是现在的2.5-3倍，当时汽车行业的所有人都还没有意识到，到2020年代中期，电动汽车可能会主导市场:
http://www.raponline.org/wp-content/uploads/2016/05/rap-lazar-teachingducktofly-2014-jan.pdf
电动汽车和智能汽车充电器将放大策略#4和#9的效果，让系统运营商在必要时挥舞一把相当大的锤子。
这也是在FERC命令745将成为国家法律之前，即使没有电动汽车，这也给了战略#9更多的分量。
他们的宠儿项目策略#5，将热能储存为冰，在商业规模上是有效的，而且具有成本效益，但在住宅规模上需要更锋利的铅笔(或非常高的电价)。我所知道的唯一针对住宅市场的冰式热冷却存储产品(有或没有电网运营商控制)是ice Energy的ice Cub:
https://www.greentechmedia.com/articles/read/ice-energy-will-launch-residential-thermal-storage-in-first-quarter-2017
去年夏天，他们开始在南塔开特岛(MA)安装“冰熊”和“冰小熊”，由州和地方公用事业公司资助，以避免增加到大陆的海底输电线路峰值容量的高昂成本。
http://www.marketwired.com/press-release/genbright-and-ice-energy-partner-to-reduce-peak-electricity-demand-on-nantucket-2222120.htm
目前还不清楚在已经拥有足够电网容量的能源成本较低的地区，这种做法的成本效益如何，但这将是一个合理的示范，说明让公用事业公司管理住宅存储(热存储或化学存储)如何为每个人的利益服务。
我认为电池是
我认为电池是使曲线变平的解决方案，但电动汽车电池，而不是固定电池。在停车场建立充电站，让人们在上班时间的早上8点到下午4点之间给汽车充电。坦白地说，如果不这样做，随着越来越多的人在非高峰时段给汽车充电，电网将在夜间不堪重负。
那么我们所需要的就是电动汽车制造商允许人们在晚上把白天充电的汽车电池反馈到家里，这样我们就可以真正减少我们的碳足迹。
顺便说一句，我认为电动汽车电池的7年寿命周期是一派胡言。我现在的特斯拉已经开了3.5年，已经行驶了6万英里，它的存储容量已经损失了5%。据我所知，最大的下降是存储容量发生在早期，然后它趋于平稳。如果电池只有原来容量的90%甚至75%，我会在7年内报废我的车吗?不。即使是原来容量的25%，我也能满足我每天99%的驾驶需求。
Per Bronwyn的恰当论点
＂...这篇文章的重点是冬季可再生能源发电(包括水电、风能和太阳能)将不足以完全满足冬季需求——即使在阳光充足的地方，如加州。电动汽车是短期存储，如果你需要买两辆车来满足冬季存储需求，你不妨安装更好的窗户。”
丹娜，你好像不明白。从一开始，您就专注于处理Duck曲线的电池和电动汽车存储。没有人质疑这种工作方式，并将有助于在更需要的时候将精力转移到几个小时。这不是她文章的内容。在这个国家，我们离过度建设可再生能源社会还很远。我只在美国生活过，我对布朗温的论点唯一的好感是因为它有道理，而不是因为她来自德国。
在目前的环境下，不丢弃可再生能源是有意义的。现在，每年削减可再生能源甚至不是一个选择。我认为你可能混淆了每年(至少在加州)每天发生几次的可再生能源过剩峰值和每年可再生能源过剩。每年的过量现在没有发生，未来几十年也不会发生。日常的过度行为可以用任何形式的电池来治愈。但每年可再生能源的巨大赤字却并非如此。我不相信你所说的某处有风或有阳光的说法。如果整个国家只利用可再生资源满足目前每年10%的能源需求，那么这完全是一个似是而非的论点。你有什么不明白的吗?
还记得我说过大多数人无法同时在头脑中持有两种不同的想法吗?即使是聪明人。人们经常得出结论，因为以某种方式思考“感觉”很好。你对贝里女士最初的帖子中从未有过争议的话题做出了回答。你有特斯拉的股票吗?
埃里克
你能试着对与你意见不同的人彬彬有礼吗?
@Malcolm
我一般都尝试过，但并不总是成功。这就是其中的一次。我的问题是，戴娜对事情的看法大多是正确的，而且通常都很有见识。正因为如此，人们倾向于把他的话当作福音，因为他通常是如此(有理由)自信。在这种情况下，他完全没有信心。但是关注这个论坛的人并不知道这一点。
在我看来，糟糕的建议比没有建议更糟糕。我们都应该努力避免因提供错误信息而使情况变得更糟。狂妄自大是我们每个人都会受到的影响。在这种情况下，我评估他攻击了这篇文章中提出的非常有效的观点，因为他以前在许多其他主题上有广泛的知识。我觉得我需要用更多的精力来降低他的档次，而不是对一个没有这么好的声誉的人。如果我表现得很傲慢，我很抱歉。
Malcolm和Eric
看起来事情正在稳定下来，而不是变得更加激烈，这很好。
论坛讨论的一般规则是:收集证据来支持你的立场并说服读者，不要对其他人发表评论的动机进行任何攻击。
看来我们又回到正轨了。
就其价值而言
Eric -我很感谢你努力把焦点放在我博客文章的主题上。我们都周期性地需要一些重定向，我们都认为达纳在这个罕见的场合错过了目标。
顺便说一句，实际上我出生在南非(第四代)，现在我选择了美国，所以我不太确定你从哪里知道我是德国人?我也是欧盟护照持有者，因为我的基因库中有一部分是爱尔兰人，他们的护照签发政策相当慷慨(!)我经常去德国参加各种与能源效率相关的国际会议和会议，所以也许这就是为什么你认为我是德国血统?不管怎样都没什么大不了的。我钦佩现代德国实施的许多与能源相关的政策。(他们的建筑和能源问题与我们的相似之处大于不同之处。)我们都生活在同一个大气中，所以找到最快、最聪明的方法来最大限度地减少碳排放是最能激发我好奇心的。
对于那些也对这个话题感兴趣的人来说，这里有另一篇关于改进电池存储的需求的有趣文章:https://singularityhub.com/2017/09/21/to-achieve-100-renewable-energy-we-need-way-better-batteries/amp/
“顺便说一下，我其实是南方人
“顺便说一下，实际上我出生在南非(第四代)，现在我选择了美国，所以我不太确定你从哪里知道我是德国人?我也是欧盟护照持有者，因为我的基因库中有一部分是爱尔兰人，他们的护照签发政策相当慷慨(!)我经常去德国参加各种与能源效率相关的国际会议和会议，所以也许这就是为什么你认为我是德国血统?”
谁知道我从哪儿弄来的。可能所有这些都与“Bronwyn”是一个不寻常的名字这一事实混合在一起，并假设它是德语。我的坏。不过我很高兴事情解决了。
你说得对，我不明白!@ Eric等
“…这篇文章的重点是，冬季可再生能源(包括水电、风能和太阳能)将不足以完全满足冬季需求，即使在加州这样阳光充足的地方也是如此。”
我不明白的原因是，考虑到美国输电网的容量和地理范围，这基本上是不正确的。只有当把地理范围限制在加州(或者德国，被动式节能屋的人们把德国作为他们的范例案例)那么大时，这才会成为一个严重的季节性总能量问题。
我反对“……丹娜对事情的判断大多是正确的，而且通常都很有见识……”这在很大程度上也是不对的——问问我妻子就知道了!: -)
但我可能比大多数人更了解批发电力市场，以及这些市场是如何设计的，以及如何迅速重新设计以解决潜在(和实际)问题。在澳大利亚和德国这样的地方，这是一个非常热门的话题，因为在面对越来越多的可变产量可再生能源时，它们拥有庞大的不灵活的发电机组，面临着运营和财务困难。美国部分地区也出现了相关问题，但廉价的天然气已经取代了大量不灵活的化石发电机，取而代之的是灵活得多的发电厂，而且美国电网基础设施的进出口能力比欧洲电网更好，能够更好地管理中西部风能的巨大发展，这足以让增加风力出口输电能力在经济上可行。(相比之下，德国多风的北海(近海和陆上)和不那么多风的南部之间的电网容量是可怜的。德国过多的北海风给波兰的输电网造成了问题，其中很大一部分电力有时会被输送到波兰。这项工作还在进行中。)
“…即使在加州这样阳光充足的地方……”评论没有注意到季节性负荷问题，除非有要求，加州电网上的所有电力都来自加州，这意味着它也需要一个主要由太阳能供电的解决方案。最近的干旱也凸显了加州水力发电能力的局限性。即使在更大的地理范围内，仅依靠阳光或风也是有问题的。但是，将风能和太阳能结合起来，有令人信服的研究表明，即使是PJM地区(地理上不比加州或德国大多少，但与邻近地区有大规模的电网基础设施互连)也可以达到100%的风能+太阳能+水电，只需少量的电网存储，没有季节性存储。加州相对的电网隔离主义造成了明显的季节性短缺，但这可以通过立法和更好的电网控制/市场协调和监管来改变。加州的立法机构刚刚(再次)犹豫了，但在更广泛的西部互联电力市场中发挥更大作用的理由最终可能会因为经济上的原因而变得过于令人信服，无法同时朝着100%可再生能源的目标前进。这在很大程度上是一个立法和监管问题，而不是技术问题或总季节性资源问题。
我并不是说电动汽车电池在处理季节平均负荷变化方面有用，但它的容量绝对足够以极低的成本解决大部分鸭子曲线问题。将鸭子曲线问题和季节性能量负荷/存储问题放在同一篇博客中会使讨论变得有些混乱，因为它们是相互正交的问题，完全不相关，不应该混为一谈。
如果除了昂贵的季节性存储来处理长期的平均负荷问题，没有其他选择，那么对鸭子曲线的修复可能会发生交叉，但这不是自动发生的情况，并且必须以这种方式设计。鸭子曲线完全是一个非常短期的PV引发的问题，有很多方法可以解决它。季节性能源问题的输电网解决方案不会影响鸭曲线，但如果设计成解决方案的一部分，则可以。但不需要有任何重叠，除非有令人信服的经济理由。
在电动汽车海啸到来之前，加州独立系统运营商(CAISO)似乎正在开发一个新的电力市场，旨在优化短期储能使用，作为鸭曲线修复的一部分，而不会在电力过剩时段刺激浪费用电:
http://www.utilitydive.com/news/caiso-proposes-load-shifting-product-for-energy-storage/505665/
就地区而言，加州在风力发电方面是一个异类。美国大部分地区冬季的平均风速都比夏季高得多，而加利福尼亚州则相反，在夏季达到峰值，几乎无法覆盖冬季的负荷。虽然以供暖为主的美国大部分地区可以通过开发更多的风能来实现大量的季节性平均负载平衡，但这对加州来说并不适用，因为风能和光伏发电量在冬季都会下降。看到的:
https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=20112
但这并不是说加州不能从附近(甚至相当偏远的)地区进口大量风能。目前，怀俄明州正在酝酿一个非常大的风电场项目，并有一条与加州相关的专用输电线路，以便将尽可能便宜的风能输送到价格较高的南加州市场:
http://www.transwestexpress.net/
https://www.reuters.com/article/us-usa-wind-california-insight/california-demand-for-wind-power-energizes-transmission-firms-idUSKBN15U0GJ
https://cleantechnica.com/2017/07/15/largest-wind-farm-us-built-wyoming-lawmakers-want-raise-wind-tax/
怀俄明州的风能资源总量是世界级的，使这个人口密度低但面积大的州的总电力需求相形见绌。随着煤炭开采业务的衰退，风能行业的就业前景将使怀俄明州石油、天然气和煤炭行业的就业人数创下历史新高。事实上，当加州风能和太阳能处于最低点时，怀俄明州的风在冬季达到峰值，这也不会损害它的前景——拥有这样的客户是很好的!
没有减少冬季高峰的效率积分?
所以Dana，如果我要理解你的论点，你不认为设计建筑来减少冬季高峰负荷有多大好处，因为我们——至少在加州——可以从怀俄明州进口风能?
我大体上支持这个概念@ Bronwyn
有很好的理由减少建筑物的每日每周负荷峰值，但一旦生活热水主导了平均能源负荷(大多数净零能耗房屋都是这样)，进一步改善建筑围护结构热性能的回报就会迅速减少。每小时的峰值将与加热和使用热水的时间有关，或者电动汽车充电的时间和速度有关，所以对鸭子曲线的PHI水平的影响并不大。鸭子曲线主要是一个平季问题，当所有房屋的空调负荷都很低时，而不仅仅是PHI或净零房屋。
更大的差异将是季节性的能源使用，但这也是一个相当小的差异，并且可以通过重新定义“区域”的构成来解决，该“区域”与美国现有和未来的基础设施更相关，美国的吞吐量和互联性远远高于欧洲。
我对被动房屋PER方法的问题是，“区域”在讨论中没有很好地定义，但似乎很清楚，这是一个德国(或欧洲X国)大小的区域，并没有反映美国发现的相互联系和更广泛的气候变化。
在PHI讨论中(https://passipedia.org/certification/passive_house_categories/per)他们指出:
“本文中所描述的推导PER因子的方法仅适用于所使用的特定气候数据集。对同一地点但不同气候数据集(例如，不同时间段，不同来源)的计算将导致略有不同的结果。此外，这些计算完全是局部的，这意味着根本没有考虑附近环境再生的影响。在现实中，电力生产和电力消费不能被严格地视为地方性的，而必须在区域背景下看待。电网在许多方面受到当地和世界范围内政治和发展的影响，无法可靠地预测。然而，很明显，纯本地的能源供应虽然在技术上是可能的，但不必要地复杂，因此是一种过于悲观的假设。”
但他们给出的解决方案有点模糊，几乎没有内容:
“因此，在PHPP中使用的PER因子不是基于单独的本地计算，而是通过对全球700多个地点计算结果的全球傅里叶近似进行组合。此外，PHPP中使用的最小值为1(供应=需求)。图6显示了目前纳入PHPP的所有地点的空间供暖PER因子的平均值和变化情况。”
我不责怪PHI对事物的看法通常是德国规模的地区，但尽管他们试图这样做，但这与美国的情况并不特别相关。德国的整个陆地面积比ERCOT控制的德克萨斯州的电网区域要小得多，与欧洲其他地区的电网连接也很弱。它的规模也与加州的CAISO电网相似(但更小)，后者的连接已经比德国的电网更好，而且还在不断改善。PJM地区(请注意，这是一个综合电力市场地区)的面积几乎是德国的两倍，在更广泛的气候和天气范围内拥有更好的风能和光伏资源(大部分未开发)，并且与邻近地区比德国电网更好的电网连接，用于电力进出口。这还只是现有的电网，还不包括正在开发的输电项目，更不用说其他仍在计划中的项目了。
考虑到更广泛地区的可再生能源资源组合，现有西部互联网络(WECC)的总吞吐量超过了足够的能力来管理加州的季节差异。但各国目前的监管结构可能会限制对这些远程资源的访问，这显然是CAISO面临的一个问题。WECC真正巨大的现有能源吞吐量潜力目前没有得到充分利用。对于可再生资源优化的WECC来说，可能需要每周进行一次现场存储，以便在干旱年份实现100%的可再生能源，但是季节性存储呢?没那么多。
尽管加州的电网相对孤立，但美国各州和地区之间输电系统的政治障碍远不及欧洲国家之间，甚至印度国内的国家之间。加州的电网与邻近地区的连接已经比欧洲任何国家都要好，原始经济因素更容易推动这里的输电项目，比欧洲更容易。在美国出现欧洲式的英国退欧以及随之而来的金融复杂性的前景极其遥远。更好地利用美国现有和未来的输电网资源，比季节性储存的高成本有更好的理由。(事实上，即使能源是免费的，生产和季节性储存的甲烷至少是美国水力压裂天然气的3-5倍，这也不会让经济情况变得更容易。在欧洲，以欧洲的天然气价格来看，情况要容易一些。)
怀俄明州的千兆级风电场和相关的输电线路完全是由经济驱动的。相比于2020年在加州建造所有新房子而不是净零能源，这几乎可以肯定是一种更具成本效益的季节性能源与当地能源存储固定方案。但是，更多的风电场+输电线路几乎肯定不会比升级现有的建筑库存更具有成本效益。我还没有读到2020年第24章是如何解决建筑能效升级的，但考虑到2045年100%可再生能源的目标，这可能是相当可观的。
等等，丹娜…
作为回应，我有很多话要说，Dana，但今天我被截稿日期压得喘不过气来，还有一些后勤问题要处理，为下周的NAPHN17会议做准备……我会尽快回复的。
对达纳的回应
嗨,黛娜,
这是我之前答应过的回应……
虽然很明显你对长期可再生能源储存的必要性持怀疑态度(并将其视为“德国特有”的观点而不予理会)，但看起来你可能只是少数。在过去的两周里，我偶然发现了许多关于这个想法正在美国被探索或测试的文章:
昨天，南加州天然气公司和NREL公司宣布他们安装了一个测试设施，将可再生能源转化为甲烷:https://sempra.mediaroom.com/index.php?s=19080&item=137363．我想说，这是一个非常强烈的迹象，表明他们一定不能太确定他们能否依赖怀俄明州的风力发电能力来满足冬季和峰值负荷。
在另一项研究中，确定了准确评估电网电力平价的存储成本:https://www.imperial.ac.uk/business-school/research/management/management-research/projects-and-centres/centre-for-climate-finance-and-investment/firm-power-parity/#cd-primary-nav．(这篇文章似乎没有区分短期和长期的存储成本，但基本上发现世界上大部分地区仍然需要电网，主要是为了季节性负荷输送。)
这篇文章涉及了美国各地正在实施的各种存储组合和排列。大多数文章都提到建筑设计需要优化峰值负荷减少，以最大限度地提高存储的成本效益:https://www.greentechmedia.com/articles/category/storage#gs.s1yEdUY
虽然我们基本上同意，将我们的建筑库存升级到比当前代码更好的水平将比存储更具成本效益，但我们似乎不同意减少峰值负荷所需的程度，以消除对新的峰值电厂(或来自怀俄明州的电线)的需求。考虑到在加州的大部分地区，建筑围护结构要求的增加以满足PHI的被动式房屋标准并不是一个很大的飞跃，也许我们是在吹毛求疵?在我看来，未来几年我们都需要密切关注的是所谓的“绩效差距”——预测的能源目标和监测的能源目标之间的差异。这就是我所看到的PHI项目所提供的显著结果，这是我在其他地方所没有看到的。时间会证明一切的，希望我们能有这样的奢侈吧?
听到一段缓慢的谈话……@ Bronwyn Barry
NREL等人正在研究生物增强型电能转化为甲烷的事实并不令人惊讶——他们负责研究各种可再生能源的选择，但这并不能立即转化为对季节性存储的需求，尽管它使可再生能源的季节性存储成为可能。
在证明一项技术可行和使其比过度生产可再生能源和简单地减少过剩在财务上更可行之间，也存在很大差距。碳捕获和封存在技术上也是可行的，但在经济上根本不合理。在美国的能源价格(现在和未来)，我预计这将是电网转甲烷的情况，除非有真正的重大技术突破。NREL继续为工艺创新提供资金是件好事，但这并不一定意味着该技术将在市场上取得成功。他们也仍在研究纤维素乙醇，但随着交通运输业通过电气化临界点(现在看来不可避免)，它需要迅速变得更便宜才能具有竞争力。
与此同时，丹麦已经向电动汽车车主支付约1500美元/年的费用，以提供快速响应电网稳定性，作为电源汇和电源，并通过双向智能充电器向电网提供峰值能量。加州也可以(而且很可能会)这么做，这将是打击PV曲线这头“顽石”的主要一击。这更多的是公用事业和电网运营商的监管问题，而不是能源和硬件技术问题。
http://midwestenergynews.com/2017/10/27/study-utilities-should-get-in-the-drivers-seat-on-electric-vehicle-infrastructure/
加州越来越接近于选择利用现有的WECC区域电网，该电网可以在不购买大量存储(任何类型)的情况下执行大量的季节性和每日峰值负荷转移:
https://www.greentechmedia.com/articles/read/california-experts-weigh-the-next-steps-for-a-western-regional-grid#gs.MJckKMI
FERC第745号命令(要求建立需求响应市场)尚未完全实施，但这是另一个即将对你附近的电网产生影响的大锤，注定会扩大规模，仅仅是因为与提供峰值容量和稳定电网的替代方法相比，需求响应太便宜了。在2014年极地涡旋引发的极端电网峰值负荷期间，是风力发电和PJM已经相当发达的需求响应市场，使电网免于崩溃，因为天然气管道容量限制了燃气发电，冻结的煤堆和冻结的煤炭处理设备使几台大型燃煤发电机停运。更多的可再生能源和更多的需求反应只会让这项任务变得更容易，而储存多少电网到甲烷的天然气也不会增加管道容量。
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