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本文最初发表于耶鲁环境360。
莫斯兰丁发电厂的双烟囱耸立在蒙特利湾上空。沿着这片风景如画的北加州海岸绵延数英里，500英尺。高大的柱子顶着曾经是加州最大的发电站——一个巨大的天然气发电机。
如今，随着加州稳步推进经济脱碳，这些烟囱闲置了，工厂基本上被封存了。作为世界上最大的电池，这个地方即将开始新的生活，当太阳能电池板和风力发电场发电时，它将储存多余的能量，当它们不发电时，它将把多余的能量反馈给电网。
在一个巨大的涡轮机建筑里，一个300兆瓦锂离子电池目前正在准备操作，另一个100兆瓦的电池将于今年晚些时候上线。它们加在一起，将能够释放出足够的电力，大致提供电力30万户加州家庭根据项目开发商的说法，在晚上、热浪和其他能源供不应求的时候，可以使用四个小时Vistra能源。
这些并不是莫斯兰丁工厂即将投入使用的唯一超大尺寸电池。一个额外的182.5兆瓦根据拥有并运营该系统的湾区公用事业公司太平洋天然气和电力公司的说法，由256个特斯拉巨型电池组生产的电池计划于2021年年中开始进入加州电网，计划最终在现场增加足够的容量，为附近旧金山的每个家庭供电6小时。
在加州的其他地方，一个250兆瓦的储能项目于今年上线圣地亚哥在美国，一个150兆瓦的系统已经开始建设旧金山在美国，一个100兆瓦的电池项目即将完工长滩以及其他一些在该州处于不同发展阶段的项目。
加州在大容量电池方面处于世界领先地位
在价格急剧下降和技术进步的推动下，电池可以储存越来越多的能量，电网规模的系统在美国和世界各地都出现了创纪录的增长。汽车行业竞相为电动汽车制造更小、更便宜、更强大的锂离子电池，这带来了许多收益。在美国，各州的清洁能源法令，以及对与太阳能装置配套的储能系统的税收优惠，也发挥了重要作用。
加州目前在用大容量电池平衡电网中可再生能源的间歇性方面处于全球领先地位。但世界其他地区正在迅速效仿。最近宣布的计划范围从409兆瓦的系统到南佛罗里达附近一座320兆瓦的发电厂英国伦敦到一个200兆瓦的设施立陶宛还有一个112兆瓦的机组智利。
大规模部署储能系统可以克服可再生能源的最大障碍之一——在阳光明媚或刮风时供过于求，而在太阳下山或风力减弱时供过于求。支持者表示，通过消除供需之间的不平衡，电池可以取代化石燃料“峰值”工厂，这些工厂每天在能源需求飙升时启动几个小时。专家表示，广泛的能源储存是扩大可再生能源覆盖范围和加速向无碳电网过渡的关键。
“能源储存实际上是通往清洁能源未来的真正桥梁，”美国能源和环境保护局的执行董事伯纳黛特·德尔·基亚罗说加州太阳能和储能协会。
这个未来多快到来在很大程度上取决于成本继续下降的速度。美国公用事业规模电池储能系统的价格已经大幅下降，在2015年至2018年期间下降了近70%美国能源情报署。锂离子电池化学技术的进步大大提高了电池的性能，这使得价格大幅下降。电力容量迅速扩大，电池可以在更长的时间内储存和释放能量。市场竞争和电池产量的上升也发挥了重要作用;美国的预测国家可再生能源实验室预计2018年至2030年间，锂离子电池的中档成本将再下降45%。
“我们几乎完全依靠锂离子电池技术的发展，而这主要是由电动汽车和消费电子产品推动的，”苹果市场应用总监雷•霍恩斯坦(Ray Hohenstein)表示影响该公司是一家能源存储技术提供商，其储能项目总计近1千兆瓦(1000兆瓦)，将在一年内在加州上线。投入这些应用研究的资金正在全面降低成本，Hohenstein说。“就像我们在太阳能电池板上看到的那样。”
在加州，电池价格的下降，加上该州积极推动到2045年实现无碳电网，导致了大量的储能项目。2013年的一项法案设定了到2020年为国家电网提供1325千兆瓦储能的目标。根据世界能源署的数据，目前已批准的项目有15千兆瓦，其中包括到目前为止已安装的500多兆瓦，这一目标已经超过了加州公用事业委员会。
虽然没有确切的数据表明加州需要多少储能才能达到无碳目标——具体数量取决于未来的技术组合、能源使用和其他变化因素——但至少有一些分析估计是这样的30千瓦到2045年，公用事业规模的储能系统将被需要。
2020年达到创纪录的1.2千兆瓦
当庞大的Moss Landing项目在2021年年中全面投入运营时，它将使加州的储能量增加一倍以上。其他几个州现在也在着手大型储能项目。其中包括纽约的316兆瓦Ravenswood该项目将能够为超过25万户家庭提供长达8小时的电力，取代纽约市皇后区的两座天然气调峰厂。409兆瓦海牛计划在南佛罗里达的系统将由附近的太阳能发电厂充电。该设施被佛罗里达电力和照明公司誉为世界上最大的太阳能电池系统，将取代两个老化的天然气发电机组。
全国范围内创下了纪录1.2瓦根据自然资源研究和咨询公司伍德麦肯兹(Wood MacKenzie)的数据，截至去年12月中旬，中国已经安装了1亿美元的储能设备。这一数字预计将在未来五年内大幅增长，到2025年将达到近7.5吉瓦。Kelly Speakes-Backman, the美国储能协会他说，电池储能容量在2020年增加了一倍，如果不是因为新冠肺炎大流行导致的建设放缓，这一数字可能会增加两倍。
尽管欧洲在可再生能源发展方面处于领先地位，但在储能方面进展缓慢。专门研究新兴技术的英国市场研究公司IDTechEx的分析师丹尼尔·加蒂(Daniele Gatti)表示:“总的来说，欧洲更保守一些。”欧洲的储能发展一直受到政府拍卖主导的限制性电力市场的阻碍，这些市场往往低估了储能的价值。尽管如此，一些大型电池项目正在形成，包括320兆瓦的项目网关该系统将在伦敦附近的一个新港口设施建造。
在全球范围内，加迪预计能源存储将迅速增长，在未来十年内达到1.2太瓦(1200吉瓦)。主要参与者包括澳大利亚，该国在2017年成为第一个在其电网上安装100兆瓦大型电池储能系统的国家霍恩斯代尔电力储备现在正计划在附近再增加300兆瓦维多利亚。新系统将在各州之间输送电力根据需要从而最大限度地提高现有输电基础设施的效率，并减少新建大部分时间处于闲置状态的电力线的需求。类似的项目也在加紧筹备德国在其他地方，这凸显了电池作为传输工具的新兴作用。
和沙特阿拉伯刚刚宣布计划在该国西海岸建造一个大型太阳能+储能系统，以取代莫斯兰丁成为世界上最大的电池。该设施将为红海沿岸正在建造的50家酒店和1300户住宅组成的度假胜地提供100%的可再生能源。
最近报告专家们认为，到2035年，美国大多数化石燃料发电厂将结束其使用寿命，工业规模的能源储存快速增长的时机已经到来。彭博新能源财经(Bloomberg NEF)的可再生能源系统专家周依依(音译)表示，可再生能源与电池储能相结合，已经是一种经济上可行的替代方案，可以替代新建天然气调峰电厂。将发电与储能结合起来，对太阳能来说尤其有效，因为太阳能通常遵循可预测的日常模式。
在美国，成本也得到了联邦政府的帮助投资税收抵免例如，对新安装的太阳能设备给予30%的退税。事实上，周说，随着越来越多的太阳能进入电网，运营燃气电厂的成本实际上上升了。
更换天然气发电机
电池甚至开始达到200兆瓦左右的规模，这使得可再生能源能够取代中小型天然气发电机，Hohenstein说。“现在我们能够真正建造这些混合资源——太阳能、储能、风能，并完成传统上由化石燃料发电厂完成的工作，”Hohenstein说，他的公司看到了对此类大型项目的兴趣激增。
国家可再生能源实验室(National renewable energy Laboratory)的能源分析师韦斯利·科尔(Wesley Cole)表示，增加存储也使可再生能源更加有利可图。科尔说:“可再生能源面临的挑战之一是，你向电网投入的越多，其价值就会下降得越多。”储能系统通过吸收白天电力需求较低时可能损失的多余能量，并将其转移到更有价值的时间，从而帮助解决这一问题。
虽然储能在加利福尼亚等高价值市场蓬勃发展，但电池价格仍需进一步下降，才能实现大规模的全球部署。在美国，支持者希望即将上任的拜登政府将推行更有利的能源政策，包括延长投资税收抵免——商业太阳能系统的投资税收抵免将降至10%，到2022年住宅太阳能系统的投资税收抵免将结束——并扩大对独立储能系统的补贴。
然而，即使没有进一步的激励措施，分析师们也乐观地认为，电池价格最终将降至足够低的水平，以实现广泛的储能应用。
科尔表示:“我们认为，存储将在未来的每一个领域发挥重要作用。“而且不只是一两吉瓦，而是几十到几百吉瓦。”
谢丽尔·卡茨是一位独立的科学作家，研究领域包括气候变化、能源、地球科学和环境健康。
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14日的评论
加州应该把钱花在解决轮流停电问题上。等等，那就意味着启动NatGas发电厂。算了. .不能这么做。
本文中的存储容量都以功率为单位。正确的单位是否可以通过在其上加上小时来理解(例如，千兆瓦时而不是千兆瓦)?或者是否有其他的时间单位暗示懂行的人会理解?
在目前大多数电网应用中，峰值功率比总容量更重要。大多数燃气峰值替换合同要求至少4小时的额定功率，即使绝对峰值输出更高。当只给出额定功率时，可以(几乎)安全地假设总存储容量至少是额定功率的4倍。
与这一趋势保持一致，Moss Landing电池的合同容量为300兆瓦/ 1200兆瓦时，但它的绝对峰值输出容量可能更高，以及兆瓦时的容量(因为完全耗尽的锂离子电池会对寿命和效率造成影响)。
那篇文章的作者本可以更好地解释它，假设他们自己也能理解其中的区别。
这说得通。谢谢你的澄清。
Dana的观点很好，一些细节/图表在:https://batteryuniversity.com/learn/article/bu_1003a_battery_aging_in_an_electric_vehicle_ev
我想Moss Landing的人已经很好地考虑了充电/放电/寿命，如果能看到一个完整的生命周期分析(从摇篮到摇篮，包括锂矿开采和与其他技术的比较)会很有趣。Moss Landing的天气相当稳定，每月的低、高、高都没有太大的变化——也许Moss Landing是锂电池技术的理想地点?想知道气候/地点如何影响这样的项目?在棕榈泉接上风力发电装置可行吗?
“Moss Landing的天气相当稳定，每月的低、高、高变化不大——也许Moss Landing是锂电池技术的理想地点?”想知道气候/地点如何影响这样的项目?”
在几乎任何美国气候/市场中，4小时峰值容量都有相当好的经济效益。更慢更麻烦的“基本负载”电力可以跟随负载大多数日子，但4小时足以弥补高峰冷却/加热事件期间的短期短缺，而无需每年仅维持快速上升的天然气峰值几十小时。这与季节性储存问题非常不同。
与几乎所有其他电网技术相比，电池还提供极具竞争力的频率和电压稳定电网服务，因为电池可以在几毫秒内从完全充电切换到完全放电。澳大利亚Hornsdale电力储备项目几乎完全取代了辅助服务市场，并在很短(几乎难以想象)的时间内支付了安装费用。这些服务的价值远远超过峰值散装电力或时变太阳能和风能的输出。让快速增长的燃气峰值以超低容量因素运转来提供这些电网服务是极其低效的，而且远不能达到电池的低运营成本。
谢谢，关于需求/容量和投资回报率的好信息。不知道在这么大的安装中热管理的细节，尽管一些关于最佳温度的有趣信息，并将它们都保持在一个相对共同的温度:https://www.solarpowerworldonline.com/2019/04/the-importance-of-thermal-management-of-stationary-lithium-ion-energy-storage-enclosures/
此外:“在亚利桑那州斯奇市的亚利桑那州电池存储单元中，电池之间缺乏足够的热障。，使得热失控在阵列中从一个模块移动到另一个模块。
https://www.enr.com/articles/49809-utility-report-on-energy-storage-battery-blast-cites-equipment-flaw
也许GBA在这方面有一些专业知识，可以应用于家庭系统，将它们放置在有条件的空间和/或有条件的车库中，用于电池存储和电动汽车?把车库门变成真门?如果把电动汽车放在有空调的车库(用于极端气候)，也许可以延长电池的寿命/容量(尽管要付出空调的代价)?
从第一个链接开始:
电池储能系统(BESS)部署的增加揭示了成功冷却设计的重要性。锂离子电池系统面临的独特挑战需要精心设计。当电池的规定工作温度较低(20°~ 25°C)时，需要制冷冷却系统，而不是直接使用环境空气冷却。狭窄的允许温度变化，最热和最冷电池之间不超过5°C，要求近乎完美的空气分布。而且，功率随时间的快速变化需要严格控制。如果没有适当的热管理，过热的电池会退化、故障甚至着火。
我研究了冷却固定的家用铅酸电池，在炎热的气候下，它是有意义的(使用水浴)。我很想知道电动汽车电池在停车时是否应该冷却(由车库或电动汽车本身)。
很好的观点，也许电动汽车热泵的软管连接可以将热量提取/转储到车库外?如果车库隔热/密封良好，电动汽车热泵可能足以为车库供暖/制冷，如果可能的话。只需要一个脐带。
“特斯拉正在利用电池的热质量来储存热量。当他们把它拉出来时，他们让包装温度降至10摄氏度(50华氏度)。电池组中可以存储的热能约为2.5-3千瓦时，因此电池可以容纳相当数量的热量。”
特斯拉热泵:
https://patents.google.com/patent/US20190070924A1/en?oq=US+2019%2f0070924A1
是的，一些较新的汽车，比如雪佛兰Bolt，对电池进行了主动热管理，无论是开车还是停车，都能加热和冷却。在停车时不插电，电池续航里程更短。冷却对电池寿命尤为重要;加热更多的是为了确保它们在你第一次开车时准备好提供全功率。
很好，有很多事情需要了解——有很多现象需要考虑。我看到特斯拉Powerwall 2有先进的热管理系统:
预调节:特斯拉表示，Powerwall 2是目前市场上唯一一款提供完整液体热管理系统的家用电池系统。这意味着一个完全密封的液体冷却系统，在整个电池阵列中循环2.3升(2.4夸脱)的液体冷却剂，以确保它们在理想的温度下工作。
这种集成的热管理使Powerwall 2在市场上独树一帜，与竞争对手相比，它能够在-4°F到122°F的温度范围内工作。
和:
电池最大的问题是充电和放电时产生的热量。电池的热量管理得越好，电池的使用寿命就越长。最好的情况是，其他太阳能电池将使用风扇来冷却电池。另一方面，特斯拉则采用他们所谓的“主动冷却”技术，在组成Powerwall的电池周围注入液体冷却剂。这是主动冷却，这是保修可以如此慷慨的原因。一个完整的10年保修，无限周期。这个保证是业内任何其他电池都无法比拟的。
我有一双Powerwall 2。我认为液体冷却是一个散热器系统，它使液体循环，被周围的空气冷却。也就是说，似乎没有任何一种冷凝器主动冷却液体回路。没有冷凝器式的噪音或冷凝。有时会有一个非常轻微的风扇声音，你可以感觉到热量从通风口出来。我想可能有某种热电冷却不需要冷凝器，但我认为它只是一个空气冷却的液体系统。
从技术的角度来看，这一切都很有趣，但未来不会由技术来赢得。目前的大流行证明了一个完美的模型，说明人类行为如何能够超越并完全消除技术。
莫斯兰丁是个好主意，但与帕洛弗德核电站相比。如果北加州有一个帕洛阿尔维德的设施，那就好了，我们都可以使用电加热，和电动汽车，避免电力负荷的问题。从经济角度来看，PG&E无法在价格或服务上竞争，因为他们缺乏能源生产，所以他们正在从柠檬中榨出所有的柠檬汁。另一方面，亚利桑那州有很多柠檬水。他们计划得非常好，为稳定的增长做好了准备，而加州却遇到了电力供应的瓶颈。
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