國外最新研究卡車般的大小可解決可再生能源的儲存問題
找到有效儲存能量的方法之前,加利福尼亞電網(wǎng)電力將隨著太陽升起降落而上下波動。
VACAVILLE——加利福尼亞的一個(gè)北部小鎮(zhèn),橫七豎八的電線下坐落著兩個(gè)金屬箱,每個(gè)都有卡車那么大。金屬箱內(nèi)是強(qiáng)大的電池包,可提供的能源足以為超過1500個(gè)家庭使用。

這兩塊電池,連同變壓器和發(fā)電機(jī),總價(jià)達(dá)到1千萬美元。加利福尼亞只是未來工業(yè)化規(guī)模電池賭局的一小部分,這還是一個(gè)未經(jīng)驗(yàn)證的技術(shù)。
從薩克拉門托(Sacramento)到圣迭戈(San Diego),各州都投資大量資金推動公用事業(yè),某些情況下是儲存大量電力的高度實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。公用事業(yè)可能不得不投資大概50億美元來滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),電力研究所(Electric Power Research Institute)電力儲存專家Haresh Kamath這樣說到。電力研究所總部設(shè)在加利福尼亞州帕洛阿爾托(Palo Alto, California)。希望通過試驗(yàn)和糾錯(cuò)能為全世界更加清潔高效的電力電網(wǎng)帶來突破。
如果能夠?qū)崿F(xiàn),全世界將會感謝加利福尼亞納稅人的貢獻(xiàn)。如果無法實(shí)現(xiàn),納稅人仍將繼續(xù)為此支付,但幾乎沒有回報(bào)。
“這錢來自哪里。”Kamath說——來自于納稅人和工業(yè)事業(yè)用戶的口袋。
加利福尼亞將納稅人的錢大膽的投資于瘋狂的可再生能源。2008年,這是獲得授權(quán)的首批州之一,公用事業(yè)從太陽能和風(fēng)能等能源形式中獲得一定量的電力(至2020年比例達(dá)到33%)。
隨著家庭和商家利用慷慨的補(bǔ)貼增加屋頂面板,太陽能產(chǎn)量劇增。加利福尼亞太陽能發(fā)電產(chǎn)量從2010年的769GWh增加到2014年的9891GWh。這比荷蘭一年的發(fā)電總量還要多。
這是一個(gè)相當(dāng)大的成就。但是現(xiàn)在,加利福尼亞州的電力隨著太陽的升降而上下波動。多云的天氣時(shí)幾乎完全消失。這種情況發(fā)生時(shí),將使加利福尼亞州的電網(wǎng)發(fā)生傾斜。電力公司不得不消耗其他來源的能源。因此,加利福尼亞州正努力尋求一種方法來儲存電能,將不需要用時(shí)的電能轉(zhuǎn)移到需要的時(shí)候使用。
但現(xiàn)有的能源儲存方案無法滿足。為了推動能源儲存行業(yè)的創(chuàng)新和增長,加利福尼亞州公共事業(yè)委員會(the California Public Utilities Commission)要求加州大型投資公用事業(yè)至2020年要采購1.3GWh的能源儲量,幾乎足夠10萬家庭在任何固定時(shí)刻的消耗。這是目前公用事業(yè)儲量的100倍。
“PUC正在向那些不將其列為采購目標(biāo)的地方推動儲存市場。”太平洋天然氣和電力公司(Pacific Gas and Electric Company)電池儲能項(xiàng)目主管David Fribush如是說。但與此同時(shí),隨著更多的可再生能源加入到電網(wǎng)中,對儲能的需求也越來越大。他說,“公共事業(yè)委員會看不起這條路。”
只有一個(gè)問題:沒人能確定這能奏效。許多儲能技術(shù),包括電池,很大程度上市未經(jīng)考驗(yàn)的,或者是投入巨大的,甚至兩者皆有。加利福尼亞納稅人負(fù)擔(dān)了對這種創(chuàng)新。
“設(shè)置這些積極的采購目標(biāo)的相關(guān)事情,他們要花很多錢。”Fribush說,“最終,由納稅人買單。”
研究可再生能源的斯坦福(Stanford)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Frank Wolak補(bǔ)充說,“這是政客們喜歡做的事情——給那些沒意識到實(shí)際支出的人強(qiáng)加任務(wù)。那是最古老的政治手段,也就是說,隱藏了成本和宣傳的好處。”
平均而言,加州人民已經(jīng)支付了美國大陸最高利率之一。2014年,每個(gè)加州人平均支付15.23美分每千瓦時(shí)——根據(jù)美國能源信息管理局(the U.S Energy Information Administration)的統(tǒng)計(jì),這差不多是愛達(dá)荷州(Idaho,7.95 cents/kwh)或阿肯色州(Arkansas,7.85 cents/kwh)的兩倍,全國平均水平的1.5倍。這種差異的一個(gè)原因是現(xiàn)在加州比大多數(shù)其他州更少使用最便宜的煤炭發(fā)電。還有就是實(shí)驗(yàn)替代能源的成本如此之高。專家稱,隨著國家隊(duì)可再生能源的需求增加,這些價(jià)格可能會升高,甚至更高。
“問題不是價(jià)格是否會提高,而是提高多少。”華盛頓能源研究所(Institute of Energy Research)能源研究智囊團(tuán)Travis Fisher這樣說到。他目前正著手起草一份報(bào)告預(yù)測價(jià)格可能上漲多少。
如果想要滿足公共事業(yè)委員會那些激進(jìn)的可再生能源任務(wù),公用事業(yè)公司就得在短時(shí)間內(nèi)拿出解決方案。目前,他們只投資這樣任何可轉(zhuǎn)換成電力的技術(shù)——攜帶水翻越一座小山的火車、高速旋轉(zhuǎn)的車輪、甚至是地下儲存壓縮空氣。
這些技術(shù)比大型電池更加成熟。多年來,公用事業(yè)一直將水泵上山,使其具有額外的能量,然后讓其在需要的時(shí)候回落,用以發(fā)電。他們也在嘗試通過將壓縮空氣注入地下洞室群,再將其釋放驅(qū)動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動來儲存能量。
但這兩種方法都有各自的局限性。水力發(fā)電需要利用寶貴的水,且要求有陡峭的山。而能夠儲存壓縮空氣的地下洞穴又很難找到。
然而,電池有一個(gè)特別誘惑人的地方:可以放置在任何地方,快速的開啟閉合。問題是價(jià)格。Southern California Edison(SCE)公司獲得了美國能源部2490萬美元的補(bǔ)助金,用以在Tehachapi風(fēng)能的鋰離子電池儲能項(xiàng)目。SCE為該項(xiàng)目另外投入了2990萬美元。
PG&E在San Jose Bay和Vacaville投資了兩座鈉硫電池試點(diǎn)項(xiàng)目,其中330萬美元來自于加州能源委員會的捐贈。Vacaville的電池距PG&E太陽能發(fā)電站只有數(shù)英里之遠(yuǎn),用以平衡太陽能的不可靠輸出。相比于鋰離子電池,鈉硫電池充電時(shí)間更長(一次可高達(dá)6小時(shí)),更加高效但也更加昂貴。
過去承諾拿出儲能解決方案的幾家公司,如A1234技術(shù)(A1234 Technologies)和Beacon Power都已經(jīng)破產(chǎn)。
“我只是厭倦這一點(diǎn),因?yàn)槲覀兛吹竭^如此多的公司宣稱他們可以做到,接著從政府獲得幫助,也去做了,但實(shí)際上卻由納稅人買單。”Fisher說,“看著這一遍一遍重演,真的很煩。”
誠然,如果加州能夠?qū)崿F(xiàn),好處也將使巨大的。德克薩斯(Texas)、紐約(New York)、亞利桑那(Arizona)以及其他幾個(gè)州都在努力將更多的可再生能源并入電網(wǎng)。加州的一系列積極政策,雖然對納稅人來說是昂貴的,但對世界而言可能是開創(chuàng)性的。


