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——加利福尼亞的一個北部小鎮,橫七豎八的電線下坐落著兩個金屬箱,每個都有卡車那么大。金屬箱內是強大的電池包,可提供的能源足以為超過1500個家庭使用。

這兩塊電池,連同變壓器和發電機,總價達到1千萬美元。加利福尼亞只是未來工業化規模電池賭局的一小部分,這還是一個未經驗證的技術。
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,某些情況下是儲存大量電力的高度實驗項目。公用事業可能不得不投資大概50億美元來滿足規定標準,電力研究所(Electric Power Research Institute)電力儲存專家Haresh Kamath這樣說到。電力研究所總部設在加利福尼亞州帕洛阿爾托(Palo Alto, California)。希望通過試驗和糾錯能為全世界更加清潔高效的電力電網帶來突破。
如果能夠實現,全世界將會感謝加利福尼亞納稅人的貢獻。如果無法實現,納稅人仍將繼續為此支付,但幾乎沒有回報。
“這錢來自哪里。”Kamath說——來自于納稅人和工業事業用戶的口袋。
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,這是獲得授權的首批州之一,公用事業從太陽能和風能等能源形式中獲得一定量的電力(至2020年比例達到33%)。
隨著家庭和商家利用慷慨的補貼增加屋頂面板,太陽能產量劇增。加利福尼亞太陽能發電產量從2010年的769GWh增加到2014年的9891GWh。這比荷蘭一年的發電總量還要多。
這是一個相當大的成就。但是現在,加利福尼亞州的電力隨著太陽的升降而上下波動。多云的天氣時幾乎完全消失。這種情況發生時,將使加利福尼亞州的電網發生傾斜。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,將不需要用時的電能轉移到需要的時候使用。
但現有的能源儲存方案無法滿足。為了推動能源儲存行業的創新和增長,加利福尼亞州公共事業委員會(the California Public Utilities Commission)要求加州大型投資公用事業至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刻的消耗。這是目前公用事業儲量的100倍。
“PUC正在向那些不將其列為采購目標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)電池儲能項目主管David Fribush如是說。但與此同時,隨著更多的可再生能源加入到電網中,對儲能的需求也越來越大。他說,“公共事業委員會看不起這條路。”
只有一個問題:沒人能確定這能奏效。許多儲能技術,包括電池,很大程度上市未經考驗的,或者是投入巨大的,甚至兩者皆有。加利福尼亞納稅人負擔了對這種創新。
“設置這些積極的采購目標的相關事情,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)經濟學家Frank Wolak補充說,“這是政客們喜歡做的事情——給那些沒意識到實際支出的人強加任務。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,加州人民已經支付了美國大陸最高利率之一。2014年,每個加州人平均支付15.23美分每千瓦時——根據美國能源信息管理局(the U.S Energy Information Administration)的統計,這差不多是愛達荷州(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。這種差異的一個原因是現在加州比大多數其他州更少使用最便宜的煤炭發電。還有就是實驗替代能源的成本如此之高。專家稱,隨著國家隊可再生能源的需求增加,這些價格可能會升高,甚至更高。
“問題不是價格是否會提高,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Travis Fisher這樣說到。他目前正著手起草一份報告預測價格可能上漲多少。
如果想要滿足公共事業委員會那些激進的可再生能源任務,公用事業公司就得在短時間內拿出解決方案。目前,他們只投資這樣任何可轉換成電力的技術——攜帶水翻越一座小山的火車、高速旋轉的車輪、甚至是地下儲存壓縮空氣。
這些技術比大型電池更加成熟。多年來,公用事業一直將水泵上山,使其具有額外的能量,然后讓其在需要的時候回落,用以發電。他們也在嘗試通過將壓縮空氣注入地下洞室群,再將其釋放驅動渦輪機轉動來儲存能量。
但這兩種方法都有各自的局限性。水力發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。問題是價格。Southern California Edison(SCE)公司獲得了美國能源部2490萬美元的補助金,用以在Tehachapi風能的鋰離子電池儲能項目。SCE為該項目另外投入了2990萬美元。
PG&E在San Jose Bay和Vacaville投資了兩座鈉硫電池試點項目,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太陽能發電站只有數英里之遠,用以平衡太陽能的不可靠輸出。相比于鋰離子電池,鈉硫電池充電時間更長(一次可高達6小時),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(A1234 Technologies)和Beacon Power都已經破產。
“我只是厭倦這一點,因為我們看到過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,如果加州能夠實現,好處也將使巨大的。德克薩斯(Texas)、紐約(New York)、亞利桑那(Arizona)以及其他幾個州都在努力將更多的可再生能源并入電網。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性的。


