锂电池充满电保存好不好（高峰和低谷耗电差异大）

编者按：本文经授权编译自MIT Technology Review。

很快，Moss Landing Power Plant就会成为世界最大的锂电池项目。在加州Moss Landing港口有一个天然气发电厂，里面有两个500英尺高的烟囱，它是工业的象征，当日光照耀时，它将长长的影子投射到海边美丽的小镇。

如果州监管机构签字情意，那么在2020年年末之前，电厂就会变成世界上最大的锂电子项目，加州电网的风能和太阳能一直不平衡，波动太大，电池工厂可以起到平衡作用。

这座工厂的规模达到300兆瓦，是太平洋电气公司(Pacific Gas and Electric)四个大型锂电池存储项目中的一个，太平洋电气公司是加州最大的公共事业公司，6月末，它提出申请，希望加州公共事业委员会能核准项目。一旦建成，电池厂可以存储大量电力，每月供2700户家庭使用，换算一下，它的存储能力相当于加州每年用电量的0.0009%。

因为价格下跌，可再生发电量增加，全球各地都在修建大型锂电池存储基地，加州项目只是其中之一，特斯拉也在南澳大利亚修建电池存储基地，容量100兆瓦。大家越来越乐观，未来，巨大的电池会存储风力电能和太阳能电力，替代更多的化石燃料发电厂。

虽然前景看起来美好，但是有一个问题还没有解决。电池太贵了，而且寿命也不长，专家认为，这些缺点限制了电池在电网中的作用。当可再生电力越来越多，如果只是依靠电池存储，而不是让其它低碳能源也贡献更大的力量（比如核能、引入低碳技术的天然气能源），最终成本肯定很高，无法承担。

小项目

麻省理工学院和阿贡国家实验室2016年在分析报告中指出，即使是在最好的情况下，现今的电池存储技术作用也有限，只相当于峰值发电厂的替补。峰值发电厂规模一般比较小，现今主要由由天然气驱动，可以不间断运行，当价格下跌、需求增加时，它可以快速启用。

Form Energy联合创始人Marco Ferrara认为，在未来5年内，锂电池在经济上就可以与峰值发电厂竞争了。Form Energy是从MIT分拆出来的公司，专门开发电网存储电池。

Marco Ferrara认为：“燃气峰值电厂将会消亡，锂电池项目是很好的替代者。”

许多即将启动的新锂电池项目本来就是想取代峰值电厂。在加州地区有两个天然气峰值电厂，新的锂电池存储项目就是想取代它们。

除此之外，电池项目还有其它问题。2016年的报告指出，如果往电网增加大量电池存储装置，收益会急剧下滑。报告认为，对于灵活的大型燃煤发电厂或者天然气联合循环电厂来说，将电池存储装置与可再生电厂结合效果不好。结合之后，电厂可以在任何时候启动，不间断运行，而且输出的电力可以根据需要变化。

锂电池太贵是一个缺点，不只如此，它的寿命也有限，当风电、太阳能电力枯竭时，如果想用电池弥补缺口，连续几天、几周甚至几个月弥补，效果并不是理想。

在加州问题尤其明显，因为在秋天、冬天的几个月里，风电和太阳能电力都会迅速减少。

如果可再生电力占到加州电力的80%（一半风电，一半太阳能电力），那到了夏季末时，发电量会大量减少。报告联合作者Jesse Jenkins认为，这一现状会带来一个问题，当可再生电力在电网中的比例达到高时，你需要超多的风能、太阳能电厂全力发电，在高峰时间尽可能多发一些电，这样才能度过漫长枯竭期。所以说，加州需要大量电池才能将多余电力存储起来，以备枯竭时使用。

加州梦

从长期来看，这些问题是加州无法忽视的。加州已经制定计划，准备在2020年之前将清洁能源的比重提高到50%，立法机构甚至还考虑到2045年时进一步将比例提高到100%。情况很复杂，1月份，监管机构投票，决定关闭加州最后一座核电厂，它发的电占太平洋电气公司能源供应的24%。核电站关闭之后，加州如果想达到目标就会更加依赖可再生能源。

波士顿能源政策智库Clean Air Task Force认为，在加州，如果想让可再生电力的比重达到80%，必须在夏天的几个月收集大量剩余发电量，相当于存储电能960万兆瓦时。如果比重达到100%，需要存储3630万兆瓦时。

目前加州存储的电量只有15万兆瓦时，主要通过水力发电存储，只有少量用电池存储。

如果可再生电力占到加州电力的80%，在夏天高峰期，需要收集800万兆瓦时的剩余电力。要生产这么多的再生电力，而且还要存储起来，成本肯定是天文数字，如果要让比重占到50%，每兆瓦时电力的成本约为49美元，如果要达到100%，成本升到1612美元。

这种假设是建立在一个前提之上的：锂电池价格与现在价格相比下降三分之二。

如果可再生电力占到总电力相当大的部分，加州能源系统的成本肯定会大幅攀升。Clean Air Task Force高级顾问Steve Brick说：“存储成本会成为系统的主要成本。你要打造庞大的存储机器，年中时存储电力，稍后释放。因为投资太大，实用性不强。”

建设成本太高，肯定会导致消费者电价上升。Brick说：“你必须停下来问一问自己：‘有公众会支持吗？’”

年初时，Energy & Environmental Science也在报告中指出，如果想让风电、太阳能电力在美国总电力中占据80%的份额，有两种办法可以选择，第一种，在全国范围内建设一个高速传送系统，在几百英里远的范围内平衡再生电力发电量，第二种方案，让整套系统存储12小时的电力。

如果按照目前的价格计算，建立一个此等规模的电池存储系统至少需要2.5万亿美元。

高昂的价格

当然，建设更便宜、更棒的网格存储系统是有可能的，研究人员、创业公司已经在研究各种可能性。Form Energy最近拿到了Breakthrough Energy Ventures的投资（它的资金来自盖茨），公司正在开发水硫流电池，使用寿命更长，成本只有锂电池的五分之一。

Ferrara通过建模发现，如果电池成功推向市场，在大多的电网内可以让再生电力占到需求的90%，成本只比今天高一点点。

不过Ferrara认为，如果将赌注押在这样的电池突破上，风险相当大，即使Form Energy或者其它公司推出产品，一旦超出90%的比例，成本也可能会上升很多很多。

Jenkins说：“风险在于，如果想让电力深度脱碳，成本可能会上升到很高的程度，让公众无法承受，不能朝着零碳排放的目标继续前进。”

编译组出品。编辑：郝鹏程