下面这篇文章是由劳伦斯伯克利国家实验室的Joachim Seel, Bentham Paulos和Will Gorman撰写的。

美国电力系统正在经历从化石燃料到可再生能源的彻底变革。虽然21世纪头十年见证了天然气发电的巨大增长，21世纪头十年是风能和太阳能的十年，但早期迹象表明，21世纪20年代的创新可能是“混合”发电厂的繁荣。

典型的混合动力发电厂将发电和电池存储在同一地点结合起来。这通常意味着太阳能或风力发电场搭配大规模电池。太阳能电池板和电池存储一起工作，可以在太阳能在白天达到峰值时产生可再生能源，然后在太阳下山后根据需要释放。

通过观察正在开发中的电力和储能项目，我们可以一窥混合动力的未来。

我们的团队劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员发现了一个惊人的结果1400千瓦已经有大量的发电和储能项目申请接入电网，比美国所有现有发电厂的总和还要多。现在大部分是太阳能项目，其中超过三分之一的项目涉及混合太阳能和电池存储。

虽然这些未来的发电厂提供了许多好处，但它们也提出问题关于如何最好地运行电网。

为什么混血儿很受欢迎

随着风能和太阳能的发展，它们开始对电网产生重大影响。

太阳能发电超过25%这一趋势正在德克萨斯州、佛罗里达州和佐治亚州等其他州迅速蔓延。“风带”州，从达科他州到德克萨斯州，已经看到了大规模部署风力涡轮机目前，爱荷华州的大部分电力来自风能。

如此高的可再生能源比例提出了一个问题:我们如何整合可再生能源，每天产生大量但不同数量的电力?

这就是存储的作用。锂离子电池价格已经上涨迅速下降随着近年来电动汽车市场产量的扩大。尽管人们对未来感到担忧供应链挑战在美国，电池设计也可能发生变化。

太阳能和电池的结合使混合电厂运营商能够在需求最强的最有价值的时间提供电力，比如夏天的下午和晚上，空调运行得很高。电池还有助于平滑风能和太阳能的生产，储存否则会减少的多余电力，并减少电网的拥堵。

混合动力车主导着整个项目

截至2020年底，美国有73个太阳能和16个风力混合动力项目在运营，相当于2.5吉瓦的发电量和0.45吉瓦的存储容量。

今天，太阳能和混合动力主导着开发管道。到2021年底，将超过675千兆瓦的太阳能计划电站已经申请并网审批，其中超过三分之一的电站配有储能设备。另外还有247千兆瓦的风力发电场，其中190千兆瓦(约占8%)是混合动力发电场。

当然，申请连接只是开发发电厂的第一步。开发商还需要土地和社区协议、销售合同、融资和许可证。在2010年至2016年期间，只有约四分之一的新核电站投入商业运营。但人们对杂交植物的浓厚兴趣预示着强劲的增长。

在加州等市场，电池基本上是新太阳能开发商的必修课。由于太阳能经常占多数权力在白天的市场上，建造更多的建筑几乎没有什么价值。目前，在加州排队的所有大规模太阳能发电计划中，95%都配备了电池。

混血儿的教训和未来的问题

可再生混合动力的增长机会显然很大，但它提出了一些问题我们组伯克利实验室一直在研究。

这里有一些我们的前发现：

• 这项投资在许多地区都得到了回报。我们发现，虽然给太阳能发电厂添加电池会提高价格，但也会提高电力的价值。将发电和存储放在同一地点可以从税收抵免、建筑成本节约和运营灵活性中获得好处。从近年来的收入潜力来看，在联邦税收抵免的帮助下，增加的价值似乎与更高的价格是合理的。
• 同址也意味着权衡。风能和太阳能在风能和太阳能资源最丰富的地方表现最好，但电池在可以提供最大电网效益的地方提供最大价值，比如缓解拥堵。这意味着在确定价值最高的最佳位置时需要权衡。联邦税收抵免只能在电池与太阳能共存时获得，在某些情况下可能会鼓励次优决策。

• 不存在唯一的最佳组合。杂交植物的价值部分取决于设备的配置。例如，相对于太阳能发电机而言，电池的大小决定了发电厂能提供电力到晚上多晚。但夜间电力的价值取决于当地市场条件，而市场条件全年都在变化。
• 电力市场规则需要改进。混合动力车可以作为单个单元或独立实体参与电力市场，太阳能和储能系统可以独立投标。混合动力车也可以是电力的卖家或买家，或者两者兼而有之。这可能会很复杂。混合动力车的市场参与规则仍在不断发展，这让工厂运营商不得不尝试如何销售他们的服务。
• 小型混合动力车创造了新的机会:混合动力发电厂也可以是小型的，比如家庭或企业中的太阳能和电池。这样的混血已经成为夏威夷的标配随着太阳能发电饱和电网。在加州，为了防止野火而不得不断电的客户越来越多地为他们的太阳能系统增加存储空间。这些“behind-the-meter”混合动力车提出应该如何评估它们的价值，以及它们如何为网格操作做出贡献的问题。

混合动力车才刚刚起步，但更多的混合动力车即将问世。需要对技术、市场设计和法规进行更多的研究，以确保电网和电网定价与之同步发展。

虽然问题依然存在，但很明显，混合动力正在重新定义发电厂。在这个过程中，他们可能会重塑美国的电力系统。

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Joachim Seel是一名高级科学工程助理。Bentham Paulos是电力市场和政策小组的成员。威尔·戈尔曼(Will Gorman)是研究电力市场和政策的研究生。这篇文章最初发表于谈话．