電池儲能技術(shù)如何助力脫碳

 

我們來看一下美國整個目前發(fā)電的比例情況，那么美國一年的風電和太陽能發(fā)電之和占到全國年發(fā)電量的比例是從2018年的約8%一直在增加，到去年2021年占比達到了12%，就是風電和太陽能光伏加起來。同期，煤電是由28%降低了22%，從18年到2021年。天然氣的話，因為它這些年的發(fā)展很快，包括美國本國內(nèi)的天然氣開采的量也越來越多，所以天然氣發(fā)電不斷的替代了煤電，所以天然氣發(fā)電從2018年占發(fā)電系統(tǒng)的總比例有35%增加到38%，超過1/3的電力都是來自于天然氣?？梢妼崿F(xiàn)2030年和2050年的短期和長期的氣候目標，美國需要盡快減少煤電的比例，其次是減少天然氣發(fā)電的比例。

 

這一過程當中，電池儲能和其它儲能就需要發(fā)揮關(guān)鍵作用。當然今天我主要談的是電池儲能，其它儲能方式包括抽水蓄能，也是類似的方式，在電價比較低的時候，把水從低處抽到高處，但電價高的時候，再把高出水放下來，去賣掉，賣到電網(wǎng)上來換取差價，另外還有綠色氫能也有類似的情況。

 

我們看到既然有這樣明顯的這種政策的激勵，和它本身在電力系統(tǒng)調(diào)度當中所具備的一些優(yōu)勢，那么我們要簡單的去看一下，如果到2030年美國能夠?qū)崿F(xiàn)3,000萬千瓦的電池儲能電站的建設的話，它可以有怎樣的一種氣候影響？當然我這邊會補充一點，在目前來看的話，美國有兩個州是在發(fā)展電池儲能電站方面走得最快的，一個是深藍州，加利福尼亞州，一個是深紅州，德克薩斯州。一個是民主黨占主要的州，一個是共和黨占主要的州。這兩個州很有意思的，加州是在氣候政策方面是在全美是領(lǐng)先的，德克薩斯州雖然沒有領(lǐng)先，但是德克薩斯州在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，它的風電裝機，還有電網(wǎng)的建設和電網(wǎng)的調(diào)度各方面也在美國居于領(lǐng)先的地位。所以這兩個州如果能夠在電池儲能方面，在未來5~8年時間做出一些成績的話，可能會帶動美國更多的州加大電池儲能裝機的增長。畢竟根據(jù)美國清潔能源產(chǎn)業(yè)協(xié)會的預測，美國到2030年需要有100個GW的這樣的一個電池儲能的裝機，到2025年大概有30個GW，2026年到2030年的5年時間，還有更大的增長空間。這可以看得出來，可能未來的這段時間是電池儲能電站在美國快速增長的一個爆發(fā)期。

 

我們回到剛才說的減排的影響，如果美國電池儲能發(fā)電到2025年如期實現(xiàn)30個GW的裝機的話，它能替代多少天氣發(fā)電量呢？這里我們假設電池儲能電站的話，每個工作日大概是可以在高峰電力供應時滿負荷運行三個小時，這是一個假設。當然大多數(shù)情況下，其實它是可以運行到4個小時以上的。那么每年的話我們按照一周5個工作日的話，大概算一年有260個工作日，從而可以算出來它基本的一個工作小時數(shù)，滿足電力高峰需求的時候的工作小時數(shù)。

 

它在電力需求低的時候，在電價低的時候，晚上它儲存電網(wǎng)里面的電，或者是說儲存風電和太陽能的一些電力，當然儲存太陽能的電力它就不能是在晚上了，而是在白天，風電有可能是晚上的出力更大，所以不管怎么樣，它的主要的電力來源是可再生能源電力。天然氣的發(fā)電的碳強度我這邊也說一下，在美國來講的話，最新的2021年的數(shù)據(jù)，美國是每發(fā)一度天然氣電力它對應的碳排放是0.44公斤二氧化碳當量，這些參數(shù)假設完之后，我們就可以初步算出來，到2025年30個GW，就是3,000萬千瓦的電池儲能電站在美國，它可以帶來大概1,000萬噸二氧化碳當量的減排量，這是相當可觀的一個減排量。

 

好，我們下面來說一下剛才我提到所謂美國氣候法案當中所謂的大棒的因素，因為大家都說這是一個激勵的政策，但是它也有一些約束，但這個約束可能對于美國的產(chǎn)業(yè)發(fā)展來講，其實還是一個利好因素，因為在美國頒布的政策當中，要求在采購可再生能源的這種電力設備方面，應該是要他采購本國生產(chǎn)或者是有更多的這種產(chǎn)業(yè)鏈的要求。所以從這個角度來看的話，我們看到電池儲能技術(shù)，它的主要一個競爭的產(chǎn)業(yè)是電動汽車，因為它們會重疊使用一些大組件的這種電池。電池的話，我覺得從另外一個角度來講，電動汽車的這種發(fā)展，它也存在稀有金屬的這種供應的問題，還有產(chǎn)能的問題，還有這種芯片的問題，所以這些放在這個當中來考慮的話，我們會看到美國在短期內(nèi)要快速的建設更多的電池儲能電站，它的生產(chǎn)和產(chǎn)能還有供應的問題，是不是跟得上？我覺得也是一個問題。當然美國因為有了這樣的政策和基于它本身的一些產(chǎn)業(yè)規(guī)模，可能在生產(chǎn)方面也許可能這幾年會有一個比較快的進展。

 

當然了，我們也看到電動汽車電池報廢之后的這種再應用，所謂第二次生命的時候，還有更多的資金、研究者能在討論說，電動汽車卸下來的電池，它可以通過一些技術(shù)，通過一些新的創(chuàng)新能讓這些電池能變成未來的這種儲能電站。我想隨著電動汽車的發(fā)展，可能市場占有率越來越高，它隨著退役的時間慢慢臨近，也會有越來越多的電動汽車退役，退役之后它的電池如果可以被儲能電站這樣的這種新的電力設施方式能夠利用的話，這也是一個非常好的方向。但不管怎么樣，美國在未來三年是否能夠如期實現(xiàn)，無論是可能超期，還是說也許可能在產(chǎn)能方面和供應鏈方面，還有包括電池儲能設施的這種成本方面，遇到各樣的困難的時候，可能也許也會達不到這樣一個目標。但無論怎樣，我們看到美國頒布這個政策之后，是給產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了一個強心劑，這一點是毋庸置疑的。至于產(chǎn)業(yè)發(fā)展在政策支持下，是否能夠如期實現(xiàn)它的一些發(fā)展目標，甚至超出這些目標，還有待于我們繼續(xù)觀察。