图片来源:图片1:One Sky Homes
更多客座博客
几乎每个人都有这样的经历:收到一份很棒的礼物，却发现几个小时后才能使用，因为盒子里缺少一样必需品——电池。还记得那种挫败感吗?如果制造商不是那么便宜的话，他们是多么容易让你开心啊?
你可能同样恼火的是，除了被动式房屋外，善意的规范和绿色建筑认证一直在做与这些制造商完全相同的事情——从包装中省略了一个基本的操作项目，并欺骗了建筑业主，其中许多人打算成为应对气候变化的重要贡献者。
这怎么可能呢?
净计量的扭曲经济学
为了加速和激励光伏系统的安装，善意的政府和公用事业公司设立了净计量1或者上网电价(feed-in tariff)定价结构，即建筑业主为其向电网提供的所有能源付费(通常是公用事业批发价格，有时是全部零售价格)，而不管能源何时产生以及是否有需求。这很有效——直到它失效。当夏季过剩的发电量开始对电网定价结构造成严重破坏时，净计量的缺陷不能再被忽视，当可再生能源发电无法满足需求时，公用事业公司仍然需要提供峰值负荷。
公用事业公司2开始反对这些新授权的(双关语)家庭能源发电机，他们现在有了自己的生产资料(但没有分配)。这些新的电网贡献者没有认识到，他们的能源没有被保存下来，以便在更方便的时候使用——电网不是一个存储系统，也不是为了提供银行服务而建立的。然而，他们仍然觉得有权得到报酬，不管他们的精力是否被使用。
电力需求与太阳能贡献不一致的问题首先冲击了德国的早期采用区，其次是夏威夷和加利福尼亚州，这引发了自2004年加州试图禁止鹅肝以来最大的与鸭子有关的危机3.。许多幻灯片专家过早地敲响了公用事业商业模式的丧钟，他们同时为如何使“鸭子曲线”变平而绞尽脑汁。4-该图的名称说明了由于太阳能发电增加的时间不协调而导致的每日峰值需求加剧。显然，仅靠可再生能源并不能满足我们的日常能源需求周期，也不能减轻公用事业公司满足峰值负荷的负担——这些负荷通常仍必须使用化石燃料来满足。
哪些高峰是重要的?
更糟糕的是，善意的政策制定者、代码开发人员和建筑认证实体可能无意中加剧了这种错位，因为他们推动了由净计量经济学优化的建筑项目，而净计量经济学建立在电网作为银行的错误假设之上。这种假设增加了满足冬季高峰负荷的难度。
我们必须首先承认，建筑能源使用实际上有两个高峰:每日高峰和季节性高峰。鸭子曲线反映了每日的高峰周期，但更具挑战性的高峰发生在我们从制冷负荷转向供暖负荷的时候。因为净计量经济是全年分配光伏发电，而不是按季节分配，所以这个季节性峰值被打折了，提高效率措施的好处也被打折了。由于发电成本的下降，效率的提高变得不成比例地倾斜，并且看起来成本效益较低。隔热等级由建筑的年平均性能决定，而不是由季节要求决定。(这相当于建议某人一年四季都穿同一套衣服，而不是根据季节穿衣服。)建筑项目——包括许多以净零为目标的项目——可能错过了针对最坏情况、季节性负荷优化性能的机会，这反过来又使向所有可再生能源发电的过渡变得更加困难。
效率弧线
少数几个没有陷入净计量陷阱的建筑标准框架之一是被动式房屋协会(PHI)开发的。当PHI在2015年对其能源目标进行全面改革，将可再生能源纳入公平核算时，他们仔细考虑了短期和长期电池存储。效率措施与太阳能发电信用隔离，而对电力存储的需求被考虑在内，为所有可再生能源的未来情景进行规划和优化。2016年，欧盟委员会联合研究中心的迪莉娅·达戈斯蒂诺(Delia D’agostino)和佛罗里达太阳能中心的丹尼·帕克(Danny Parker)进行了一项研究，对欧洲不同气候条件下的基线建筑进行了建模，以找到实现欧盟近零能耗建筑(nZEB)目标的最具成本效益的选择。美国和欧洲的研究人员都证实，“在新建筑中实现低能耗设计是可能的，能源节约大约在90%到100%之间，甚至更高。”5他们的研究证实，有必要将短期电力储存的成本纳入更准确的经济评估。
我们现在知道，商业规模的电池存储与太阳能相结合——这种结合有助于解决考艾岛的高峰负荷问题6-可以很容易地“配置”我们每日高峰负荷的鸭子曲线。短期电池存储的进一步创新将迅速(而且可能经济地)解决我们日常用电高峰的挑战。然而，为了完全摆脱对化石燃料的依赖，我们需要改变我们的建筑框架，以反映被动式房屋的标准，该标准特别注重减少高峰需求，以减少高峰季节负荷。这样做，存储成本必须包括在内在所有的优化计算中，为了经济地过渡到一个全可再生能源的未来。
考虑存储
经典、Plus和高级被动式房屋标准所采用的新的主要可再生能源(PER)因素包括对短期和长期存储需求的本地化评估。这些自然因气候而异，是可再生能源供应超过现场季节性需求的功能。我们可以从下图2的图表中看到，短期电池存储只有在夏季才能完全有效，此时这些电池可以定期充电。然而，在冬季的一月份，这些电池很长一段时间没有得到补充，需要补充电网的电力。这些时期需要长期可再生能源存储技术的创新，以使我们的电网真正实现无化石燃料。
目前，可再生能源存储的竞争看起来像是两种气体之间的竞争:将可再生能源转化为氢气或甲烷，这两种气体都可以在发电厂清洁且(希望)安全地燃烧。无论哪一种天然气胜出，很明显，我们都需要改变能源效率的弧线，大幅减少冬季的高峰需求，以便向全可再生能源的未来过渡。这正是被动房已经在做的。
被动式+可再生能源是即将到来的2017年的焦点北美被动式房屋网络会议暨博览会，将于2017年10月4日至8日在奥克兰举行。本次会议将在核心会议期间的研讨会和演讲中更深入地探讨一次能源可再生框架。
这篇文章最初是为被动式房屋，北美被动房行业杂志，由低碳产品。
脚注
1.净计量(或净能源计量，NEM)允许自己生产部分或全部电力的消费者随时使用电力，而不是在发电时使用。
2.内华达州公用事业继续屋顶太阳能之战，反对净计量-生态观察。
3.的加州鹅肝法《加州健康与安全法典》第25981条禁止“为了使鸟类的肝脏扩大到正常大小之外而强行喂食”(《加州健康与安全法典》第25981条)，也禁止销售由此产生的产品(第25982条)。
4.在商业规模的发电中鸭曲线是一天中电力生产的图表，显示了峰值需求和可再生能源生产之间的时间不平衡。
5.欧洲新建筑达到近零能耗建筑(nzeb)的最佳路径综合建模迪莉娅·达戈斯蒂诺和丹尼·帕克。
6.夏威夷合作公寓以11美分/千瓦时的价格签署太阳能+储能项目协议
布朗温·巴里(Bronwyn Barry)是一位建筑师，也是北美被动房网络(NAPHN)的总裁。
每周时事通讯
在您的收件箱中获取建筑科学和能源效率建议，以及特别优惠。
41岁的评论
存储启示
一篇及时的文章。这个存储问题迫在眉睫，澳大利亚、德国、夏威夷和加利福尼亚的闸门即将打开，其他许多国家也将紧随其后。澳大利亚已经了解到，在20-25%的屋顶光伏下，你可以在中午向社区供过于求。他们已经达到了这样的渗透水平。等式的另一部分是，随着住宅光伏变得更便宜(澳大利亚比美国便宜70%)，安装了更大的阵列。“如果只花1.5万美元，为什么不在屋顶上安装10千瓦的电力呢?”这是新的理由。这就是存储的问题。把果汁留着以后喝。显而易见，放以前贵。现在，人们开始负担得起了，尽管可能需要几年的补贴。
下一个:多云、寒冷、冬季环境中的季节性问题。显然，他们已经发现电池在一月份不会充那么多电!是的。非网格人知道这一点!所以…经过几十年的思考，我认为答案在某种程度上与这篇文章是一致的。氢气夏季生产用于超产，冬季使用。它的效率很低，但多余的电力是“免费的”。就像为冬天储存腌南瓜一样。另一种方法是热水或散热器储存。 With passive house levels, plus heat pumps, seasonal storage is not outlandish. It used to be, but needs to be revisited. 1000 kWh of hot water storage is quite simple to do.
争夺储存的可再生能源
谢谢你的评论，老师。我也渴望看到存储可再生能源的竞争最终走向何方。我读过一些关于用水或将多余的夏季产量转化为氢气或甲烷的实验。底线是，这仍然会比简单地减少(主要是冬季)需求花费更多的钱。因此，负瓦特仍然是主导，我们需要为《权游》的未来设计，尽管全球变暖的现实，“冬天来了!”
汽车将比家用电池更快地把鸭子压扁。
彭博新能源财经(Bloomberg New Energy Finance)预测，到2025年，美国和欧洲的电动汽车(EV)将比内燃机汽车便宜，这是一个相当保守的预测。一些更为激进的预测将其放在2020年的时间框架内。
无论时间框架如何，一辆行驶200英里以上的电动汽车所能吸收的能量总量是典型净零能耗房屋管理每日自耗光伏阵列所需存储容量的10倍，更不用说管理被动房屋所需的更小容量了。运输部门电气化和智能汽车充电器提供的分布式存储容量总量将超过分布式家用电池。(日产最新推出的更大电池版聆风甚至内置了车辆到电网的功能。)
考虑到非光伏可再生能源并不能在经济上真正缩小到微小的规模，将每栋房屋视为一个只需要季节性存储的太阳能纳米电网是一个巨大的错误。雾露西雅图的示例图将其视为这类问题，同时完全忽略了这样一个事实，即云层和风暴对冬季光伏发电造成了很大的影响，同时也为非常可观的传统地区水力发电能力(并将其中大部分作为积雪储存在夏季使用)进行了充电，并且忽略了在连接良好的现有电网基础设施中非常可观的风力发电能力(其中大部分尚未建成)。很少有(如果有的话)地方是全年太阳能+纯电池电网的理想选择。夏威夷可能很接近，但西雅图可能会在这个范围的另一端。尽管如此，长期储存的成本必须变得比过度建设和简单地削减过剩的太阳能(和其他可再生能源)产出更便宜。即使长期存储最终变得便宜，西雅图也是最不可能需要夏季阳光来冬季使用的地方之一——还有其他电网资源可以与之竞争。
西雅图的鸭子已经保证在一段时间内相当平坦，因为如果光伏发电主导中午负荷，那么减少传统水电的灵活性和低成本。除非西雅图的光伏部署率真正惊人(不太可能，考虑到那里的零售电力成本相对于屋顶光伏的无补贴平准化成本较低)，电动汽车海啸可能会在很长时间内到来。
季节性容量问题的解决方案因地区而异，但美国现有的电网基础设施在处理这一问题上的能力要比欧洲强得多，而且在经济可行的情况下可以得到改善。在新英格兰和大西洋中部，海上风电资源优于北海，且产量在冬季增加。它可能比以可燃气体形式长期储存更便宜。(一年比一年便宜!)
甲烷?
我们不是在努力摆脱温室气体吗?我们可以更便宜地从地下开采甲烷，而不是用多余的太阳能来制造甲烷。不管产生的是什么，使用甲烷仍然是错误的方向，不是吗?还是我错过了什么?
不需要建造甲烷基础设施@ stephen sheehy
天然气储存、分配和发电机已经存在，这使得将阳光转化为甲烷比其他方法更有吸引力。在零碳/低碳设施中，利用减少的阳光和风产生的甲烷将取代通过各种方法从地下提取的化石甲烷，并且(据推测)将减少与天然气勘探和开采相关的逸散甲烷释放和其他环境破坏。然而，燃烧它仍然会产生同样的二氧化碳排放，不像更难处理的氢气，氢气没有现成的储存基础设施。
甲烷的储存密度也比气态氢高很多。一定量的氢气可以注入/混合到天然气燃料中而不会造成伤害，但高浓度的氢气会对天然气网基础设施造成损害(金属脆化等)。可再生能源生产的氢气可以以与液态甲烷(CH4)相似的能量密度作为液态氨(NH3)储存和运输，这一概念在某些方面具有相当大的吸引力。但是重建氢，氨，氢，用于燃料电池的净能量损失比氢，甲烷，联合循环气体发生器要大。NH3可以直接作为燃料燃烧，但它有很高的氮氧化物排放需要管理，而N2O是一种强大的温室气体，是甲烷的10倍，是二氧化碳的300倍。也没有现成的基础设施来燃烧它来发电。
评论……
Dana -你的声明:“把每个房子都当作一个需要季节性存储的太阳能纳米电网是一个巨大的错误”，这表明你可能误解了我的文章。新的初级可再生能源(PER)框架绝对不建议建筑采用这种方式，但也不反对。它简单地评估了季节性需求和供应之间的不协调，并认识到在每种气候下储存的必要性(最经济地应该在电网规模上安装)。风能和水力发电，以及有限数量的生物燃料和区域供热系统也被考虑在内。我在这里做了更广泛的介绍:https://www.slideshare.net/Bronwynb/buildings-for-an-all-renewable-energy-future-for-utilities。关于这个框架的研究信息来源可以在Passipedia上找到:https://passipedia.org/certification/passive_house_categories/per
至于电动汽车能否替代现场或场外的储能系统，我对这能否成为现实持怀疑态度，因为我从我自己的客户家里看到，他们从不在太阳能生产高峰期给汽车充电——所以，再一次，对齐是错误的。(这就是我这篇文章的重点!)
Stephen -我同意从温室气体的角度来看甲烷是有问题的。我在这里并不是提倡这种做法，只是承认这是一种正在探索的选择。我预计，如果甲烷储存得到进一步发展，它将只在发电厂使用，而不是通过管道输送给最终用户。
你需要一根长绳子
把你的电动汽车插到家里......人们仍然在这个国家工作。
对B.W.的回应
合著。
随着普通电动汽车续航里程的增加，许多通勤者将能够在不给汽车充电的情况下往返上班。
你的客户不会因为他们的汽车充电而得到报酬。
我正确地读了这篇文章，但没有很好地表达自己的意思。只关注图表中的太阳能鸭子曲线，然后转向季节性存储意味着太阳能主导电网，而不是离网。把西雅图当作一个只有太阳能或大部分是太阳能的电网几乎是一个愚蠢的单户纳米电网，这就是我去那里的原因。
峰值电网负荷出现在夏季空调负荷(即使在西雅图)，并且与光伏输出有相当好的相关性。在西雅图的pv重版本中，鸭的峰值曲线将出现在平季(就像在加州一样)，此时供暖和制冷负荷较低。但是，一旦监管结构到位，电动汽车注定会成为所有季节的电网响应负荷均衡器。
在目前电动汽车普及的情况下，电池容量小到足以引发里程焦虑，而对电网的负荷又不够大，成为严重的电网容量约束和调度问题。电动汽车车主(除了极少数例外)不会因为允许电网运营商或公用事业公司安排充电而得到补偿，他们暂时选择在方便的时候充电，或者利用粗糙的使用时间等等。
当电动汽车开始普及时，一切都改变了。智能充电器响应公用事业或电网运营商的信号已经被发明出来，并为电动汽车车主提供了提供关键电网服务的机会(例如在轻负荷晴天吸收鸭子肚子以限制馈线的过电压)，甚至是快速响应频率和电压控制。为了使交通运输显著电气化，必须采用这类技术，以避免在配电网上进行大容量升级的高成本。10辆电动汽车同时在一个典型的住宅街区变压器上充电会把它熔化，但所有电动汽车仍然可以在公用事业控制下按轮换计划充电，并由电动汽车所有者选择“在xx:xx时间内充满电”和/或“仅在批发价格低于$yy/Mwh时充电”选项，而无需对配电网进行容量升级。
电网服务的报酬可以采取不同的方法，例如当批发价格为负时支付报酬，或者使用负荷进行频率控制和其他辅助服务(PJM地区的电热水器已经发生了这种情况)。但是，至少在这个主题上有一些变化是必要的，到那时，道路上甚至有10%的汽车是电动的。技术已经存在，但公用事业的监管结构还没有完全到位。相关规定必须在2025年之前出台，否则电动汽车充电将成为一个比鸭子更大的问题。让电动汽车成为鸭子问题的解决方案，而不是另一个问题，是更便宜、更好的选择。对于大多数人来说，里程焦虑问题在一定程度上已经消失了，但作为一个有用的电网解决方案，即使在有足够的剩余里程时，也要激励它保持插上电源。对于许多人来说，能够接受数额不明的免费收费足以激励他们继续充电，但接受中午多余的能源和辅助电网服务的付费将使保持充电更具吸引力。
对于图2，地理位置必须严格限制
查看图2中1月与7月的负荷和可再生能源曲线，我相信光伏和风能资源的规模是精心挑选的或人为的，并且/或者地理位置受到严重限制。这应该是西雅图城市照明服务范围内的可再生能源资源吗，城市边界，金县，还是什么?
在连接良好的BPA电网中，夏季太阳能和风能输出峰值的高度相关性并不正确(尽管对西雅图来说可能是正确的)，而且该地区的水力输出也不是一些缩小规模的恒定基本负荷发电机。这些区域的水力资源相当大，相当适合于日负荷跟踪。与不灵活的核能和热能煤不同，在被描述为太阳能+风能过剩的时间里，水力发电根本没有理由运行，但它仍然出现，一条稳定的细蓝色条纹，与高耸的过剩太阳能相形见绌。在光伏发电过剩期间，水电容量可能仍然存在，但在负电价时段运行没有任何优势，任何理性的运营商都不会这样做。这说不通。即使在地理条件受限的情况下，截至2014年，西雅图城市照明公司约90%的电力来自水力发电。http://www.seattle.gov/light/FuelMix/
冬季和夏季的净电网负荷分布似乎同样是人为的，似乎假设所有的空间供暖都是通过电网(?)。负荷概况应该是总负荷，还是只有电网运营商可以跟踪的负荷?
关于长期储能的必要性或财务合理性:目前公用事业规模的太阳能(甚至更便宜的风能)的平均成本为6美分/千瓦时，任何长期储能都必须证明比简单地建造更多的太阳能和风能并在能源过剩时期削减产量更便宜。以太阳能的平准化成本仍在继续下降的速度来看，长期储存似乎不太可能在经济上合理地对抗过度建设的太阳能。“阳光计划”目前的目标是，到2030年，公用事业规模的光伏发电成本将降低3美分，如果历史可以作为指导的话(制造技术的学习曲线并不总是如此，但通常情况下)，它可能会在2025年的时间框架内实现。只要3美分，你就可以把一半的水洒在地板上(用掉的电平均要花6美分)，而且与大多数正在讨论的长期储存方案相比，这看起来还是很有竞争力的。将泄漏的一半转化为甲烷，然后燃烧它来发电，仍然要比3美分贵得多。
https://energy.gov/eere/sunshot/sunshot-2030
2016年，公用事业规模的陆上风电成本在3-6美分之间，而且成本也在逐年下降(只是没有大规模太阳能那么快)。在几个月内，我们可能会看到Lazard的LCOE分析版本11.0，并能够将其与v10.0 (https://www.lazard.com/media/438038/levelized-cost-of-energy-v100.pdf)，并比较他们更新的存储成本分析，该分析在2.0版本中只关注中短期，而不是长期技术。
https://www.lazard.com/media/438042/lazard-levelized-cost-of-storage-v20.pdf
但是为什么?(# 7)
“你需要一根长长的电线把你的电动汽车插到家里......人们仍然在这个国家工作。”
为什么一定要在家里呢?它有什么特别之处?
当你可以在工作或购物时充电，为什么还要在家里充电，尤其是在有经济动机的情况下?
无处不在的PV和无处不在的EV的融合恰好是天作之合。如果管理合理，它们将以低成本或负成本为非参与纳税人解决彼此潜在的电网问题。但如果你只是在家里而不是在阳光明媚的时候充电，这就行不通了。
大约三年来，洛杉矶空军基地(Los Angeles Air Force Base)已经拥有了一批电动汽车和智能充电器(在这种情况下是双向电流)，它们通过停车时插入电源提供的电网服务来赚钱。这种方法可以应用于其他地方的驯鸭和其他电网服务，无论是双向的还是收费的。看到的:
https://www.princetonpower.com/pdf-new/LAAFB_Case_StudyC.pdf
http://www.transform.af.mil/About/Display/Article/610602/los-angeles-afb-unveils-all-electric-vehicle-fleet/
为了驯服这只鸭子，必须有激励措施让人们在白天插电，而这些激励措施会随着鸭子变胖而出现。目前，加州的“鸭子肚子”还不太胖，电动汽车的数量也不足以产生巨大的影响，这就是为什么纳税人不得不为建造大量专用电网存储设施买单。到2025年，当电动汽车开始普及时，付钱给人们插入公用事业公司或CAISO控制的充电器，让它们以折扣充电，甚至付钱给他们，比让纳税人把越来越多的公用事业公司拥有的电网存储用于管理鸭子要便宜得多。
从电网运营商的角度来看，可调度的负载和可调度的发电机一样好，在联邦能源监管委员会第745号命令得到最高法院批准后的20个月左右，能够奖励这些服务的分布式可调度负载的机制已经开始出现。大量的电热水器控制器相当不错，但与电动汽车注定要成为的能量转储能力相比，它们还差得远。
电动汽车作为存储选项
Dana -我们在NAPHN17上有一个关于这个主题的演讲。https://www.naphnconference.com/program/core-conference/(见周五下午1点45分)在某些地方，电动汽车很可能是驯服鸭子的最佳方式。然而，整篇文章的重点是，冬季可再生能源发电(包括水能、风能和太阳能)将不足以完全满足冬季需求——即使在像加州这样阳光充足的地方也是如此。电动汽车是短期储存，如果你需要买两辆车来满足你的冬季储存需求，你最好安装更好的窗户。它们会比再建一个车库便宜…
外推和直觉的区别
丹娜，我明白你的意思，但我认为你在简化一些并不像你暗示的那么明显的事情。任何现有的电解电池技术都有很深的局限性。例如，它们磨损了，然后必须在大约7年内以很大的费用更换。如果所有者是房主或者是公用事业，则存在这种限制。我还没有看到任何人完全解决这个问题，尽管电池在过去200年左右的时间里一直在不断发展。此外，电解电池的过程不像许多化学过程那样稳定，在化学过程中，元素通过能量的增加或减少而结合或分离。如果电解电池技术已经被研究了200多年，而这个长期的稳定性问题还没有得到解决，你认为在我们的有生之年它会出现吗?
在我看来，这是一个邀请，让我开始以不同的方式思考这个问题。如果你不把钱投入到研究中，就不会有很好的机会来降低能量的气体化学转化及其储存的成本。想想投入到太阳能电池研究和开发中的所有资金，以及它是如何大幅降低成本的。
我只是认为，你对太阳能输出气体的化学储存的思维标准与你对电解电池技术的思维标准不同。在这个领域可以预见的进步是惊人的。你没有给它一个机会，只是在推断当前发生的事情。我真的认为从太阳能和其他可再生资源中分离气体后的化学储存是未来。甚至可以预见，一旦实现这一目标，它就可以像今天的天然气一样，通过管道进行长距离运输。与投入到电解电池和太阳能电池技术的资金相比，投入到这方面的国家和跨国研究资金只有一小部分。只要燃烧过程中不产生二氧化碳，这种天然气就和可再生资源一样环保。
蓄热、电
热存储、电动汽车存储等都是非常可行的。但是，除非电力的零售成本与生产成本(或环境破坏)持平，否则人们几乎没有动力采用它们。
电动汽车是能源垃圾场@ Eric Habegger
电动汽车电池的7年生命周期仅适用于其作为电动汽车电池的应用，并且在该应用的生命周期内具有成本效益。选择使用它作为电力转储来驯服电网或电压和频率控制并不会改变它作为电动汽车电池的生命周期-它是相同的充电循环次数。唯一的变化是充电发生的时间，以优化其对电网的价值。电网服务提供的报酬抵消了“…这对车主来说是一笔巨大的开支……”
锂离子电动汽车电池的7年限制不适用于公用事业或电网运营商。在使用寿命结束时，作为电动汽车电池，它仍然有5年以上的可用使用寿命，作为家庭储能电池或电网电池，或作为电动汽车快速直流充电的存储设备(以平衡电网快速直流充电的峰值)。还有其他更适合专用电网电池(液流电池等)的电池技术，但电池类型取决于它的用途。已经有公司在测试和重新包装用于快速直流充电器和表后存储系统的废旧电动汽车电池，目标是寻求最小化需求费用的商业纳税人。但随着电动汽车电池价格的下降，二手电动汽车电池的价值甚至更低，可能并不总是值得重新测试。这是一个快速变化的行业，但底线是，锂离子电网电池或自用光伏系统电池的生命周期远远超过7年——至少是7年的2倍，可能接近20年。
如果在鸭子脖子坡道期间使用电动汽车中的电池为电网供电，可能会有一定程度的电池退化，但是，如果电动汽车所有者因高价值的电网服务而获得适当的报酬，那就不是问题。这仍然比建造和维护低容量因素的快速燃气峰值来管理持续几个小时(而不是每天)的电网事件要便宜。
在即将到来的电动汽车海啸、蓬勃发展的便携式电子产品业务以及现在的电网存储的推动下，有大量资金投入电池研究。
季节性长期储存的问题完全不同，但也不清楚是否有必要。图2所示被动屋分析方法的缺点(//www.slccoatings.com/sites/default/files/Bronwyn%20Barry%20-%20Batteries%20-%201.png)，这似乎限制了所有电力和能源的采购和储存在当地。这是一个微型电网，不像我搞砸的纳米电网单户类比，但问题是一样的。西雅图的例子是一个恰当的例子:为了只使用非常本地的资源，西雅图将需要长期存储来实现100%的可再生能源。但现实情况是，该市唯一的电力设施(西雅图城市之光)已经几乎100%是可再生能源，但在某些情况下，使用的是距离城市数百英里的水力发电和风能资源。大量的“季节性储存”已经以山上的积雪和水坝后面的水的形式存在。被动式住宅的分析错误地指向做一些不同于已经有效和负担得起的事情。
他们为斯图加特使用的图片也遇到了同样的问题，见本页图3:
https://passipedia.org/certification/passive_house_categories/per
https://passipedia.org/_detail/picopen/per_3_farbe_en.jpg?id=certification%3Apassive_house_categories%3Aper
太阳能和风能产出的高度相关性只能是一种非常局部的现象。但世界上大部分地区的风力发电有着非常不同的特点，尤其是海上和近岸风力发电。大约一年前，ERCOT对加尔维斯顿/休斯顿风力发电的分析表明，近岸风力发电的可用性在傍晚比其他任何时段都要高得多，随着太阳的消失而增加(大概是由陆地上相对于水温的每日温度波动所驱动的岸风的函数)，使其成为抵消鸭子曲线斜坡的理想资源。在新英格兰，海上风更稳定，但在冬季(当电网平均能源使用更高，光伏输出更低时)，海上风的发电量要高出约2倍。根据当地气候和负荷对资源组合进行选择，并假装现有的电网资源确实存在(不难想象)，季节性储存量甚至日储存量都会急剧下降。我们不打算用电动汽车季节性地为电网供电(从来没有打算这么做)，但几年前对PJM地区的一项研究表明，在最小弃电条件下，100%可再生能源所需的存储量相当小——100%可再生能源比80%可再生能源更小。
而且，只有当可再生能源的削减比季节性储能成本更高时，才会成为一个“问题”。从电网到甲烷再到燃气发电机再到电网的效率真的很糟糕(事实上，绝对是可悲的)。即使电力是“免费的”，与削减2或3美分(水平)的可再生能源相比，即使在可再生能源的3-4倍的过度建设因素下，经济上也不会奏效。在德国，他们可以为(几乎)免费的可再生能源甲烷注入天然气网提供经济理由，但这只是因为天然气比美国贵很多倍。
丹娜，你没抓住重点
恕我直言，戴娜，你完全没有抓住重点，恐怕你是在自掘坟墓……
看来你对显示估计消费与可再生能源生产重叠的图表想得太多了?不知道你是如何从这些图表中得出被动式房屋“似乎限制了所有电力和能源的采购和储存在当地”的结论的。它不是。PER框架所做的只是提供一种指示，表明能源在一年中的不同时间是“有价值的”还是“昂贵的”。较低层次的图表简单地说明了本地存储——无论以何种形式:电池、电动汽车或其他——在冬季的某个时期是不足的。这正是需要开发存储的可再生能源的原因。我猜这将最有可能和最经济有效地通过电网由公用事业公司提供。
毫无疑问，储存可再生能源的成本效益将成为未来一个引人入胜的辩论。(在预测未来方面，你的水晶球和其他人一样可靠。)与此同时，这里明确指出的一点是，我们需要设计尽可能减少季节性高峰负荷的建筑，否则我们很快就会被淹没在我们最喜欢的兔子洞里。
伟大的文章…
我对净零能耗房屋方法的一个问题是，它只是略微(好吧，比略微)解决了季节性需求差异。我曾经关注过特斯拉车主俱乐部论坛上的一个帖子，讲的是一个家伙把几块Model S电池重新利用，试图毫无阻碍地脱离电网。当然，我记得他没有对他的房子进行任何能效升级，但即使有屋顶阵列和大型地面太阳能阵列，以及超过100千瓦时的存储，他仍然与电网相连，有时从电网中获取大量电力(主要是为他的两辆特斯拉充电)。这种规模在整个社会导致更昂贵的电力和几乎没有净发电量(来自非太阳能，风能，水力发电等)。来源)容量减少。发电厂是昂贵的，而那些只能在一年中的几天或几周内收回成本的发电厂对客户来说要贵得多。
对Donald Endsley的回应
唐纳德,
没有人提倡离网模式——GBA当然没有人。离网方法是疯狂的。
我们都需要电网。
我们都需要电网……
…但我不认为这证实了唐纳德的说法，即整个社区的净零家庭将使消费者的电费更加昂贵。我们应该假设，或者要求，大多数零净值家庭也在实践需求减少。当然，也许你可以断言“离网”是疯狂的。但安装100千瓦的太阳能而不升级家庭性能也是如此。(就此而言，拥有两辆特斯拉也是如此)。
我同意布朗温的观点
我同意布朗温的观点，没有人掌握通往未来的钥匙。这就是为什么预测会发生什么是危险的。但是，对于所有传统电池的已知问题，把头埋在沙子里也是危险的。将电池视为未来的关键，并将我们所经历的问题最小化，这是经济上的既得利益。我认为人们有一种倾向，用一个广泛的画笔，而不是同时在他们的头脑中持有同步的想法。传统电池将有助于解决全球变暖的问题，并且(目前)在将能量转化为可用形式方面比将水电解成氢气或甲烷然后储存这些气体要有效得多。电池也是可移动的，而分离气体并储存它们的类似的固定电解过程则不是。
所以这两个过程，传统的电池和通过电解从水中分离气体，是互补的。这很容易让人认为一种形式会取代另一种形式，但这并不是显而易见的事情。它可能是两者的混合，其中每一种都以其能量储存能力被利用到最佳优势的形式使用。
在整个讨论中有一件事值得注意。既得利益的经济利益集团，如石油和天然气游说团体，将竭尽全力地游说，以阻止公用事业层面的任何大规模改变，即目前发电厂燃烧天然气发电所产生的电解水。他们的沉没成本将不再有利可图。同样的事情可能会在较小程度上威胁埃隆·马斯克(Elon Musk)新兴的电池帝国。他希望每7年向公用事业公司提供大量电池，以稳定电网。如果他只能指望为更多的移动应用提供电池，比如他的汽车，那将减少他的利润。请记住，他的锂电池生产设施之所以如此受欢迎，部分原因是他设想了他的电池的广泛使用，以及所有这些电池大约每7年就要更换一次的事实。这种情况是不会发生的，至少在消除向公用事业公司的销售方面是不会发生的，而公用事业公司可能会转而使用分离水和气体储存。预计这些既得利益集团将对改革产生巨大阻力。
对马丁的回应
抱歉，马丁，我可能没完全说清楚。我想说的是，即使是可再生能源加上储能，即使是在公用事业规模上也不会真正改变峰值需求。我知道Dana会认为可再生能源可以满足这些需求，他可能是对的，但我还没有被说服，部分原因是特斯拉的家伙。
对Donald Endsley的回应
唐纳德,
解决峰值负荷的方法有很多;电池存储就是其中之一。另一种是投资于高压输电线路，将风能从该国风力发电过剩的地区输送出去。这不是唯一的答案，它也有缺点——但它可能是解决我们困惑的部分方法。
有关此主题的详细信息，请参见扩大可再生能源规模的最廉价方法?
需求响应市场和存储固定峰值电网需求@ #21
“…即使在公用事业规模上，可再生能源加上储能也不会真正改变峰值需求。”
嗯?他们肯定会改变峰值需求(在几个方面!)如果你说的是真的，这意味着管理和监管加州电网的人没有做功课，或者不会做数学(尽管有充分的证据表明这两方面都很有能力)。
可再生能源中仅光伏部分的鸭子曲线毫无疑问降低了绝对峰值，并将日峰值移动到一天晚些时候的一个点。CAISO(和其他机构)认为，正午过剩和稍后的峰值之间的过渡是一个潜在的问题，加州的监管机构已经实施了一项电网存储授权，以确保它不会成为一个问题。高峰小时需求很容易由公用事业规模的储能系统来管理，并且与快速增长的燃气峰值相比已经具有成本竞争力，而燃气峰值很快就会像渡渡鸟一样失去新的发电能力。
电池可以比汽油峰值更快地上升，并且可以大规模地管理“鸭子脖子”斜坡。目前，现有的燃气调峰运营商发现，购买电池组来提供“表面的”旋转储备，而不是在闲置时实际燃烧燃气旋转，只有在预计的峰值持续时间超过电池的存储容量时才启动燃气燃烧器，这是经济的。
http://www.powermag.com/two-sce-gas-battery-hybrid-projects-revolutionize-peaker-performance/
https://www.greentechmedia.com/articles/read/batteries-let-offline-gas-peaker-plants-participate-in-spinning-reserve-mar
NRG(一家大型商业发电公司)前首席执行官大卫·克兰几年前曾表示，美国建造的最后一个燃气峰值将在2020年之前建成，甚至在联邦能源监管委员会第745号命令得到最高法院的批准之前。但是，随着需求响应市场的发展，以及更多的电池进入电网，电池的价格要足够便宜，即使是现有的天然气峰值也不再经济，这还需要很短的时间。我们在这两方面都处于边缘，而且两者都比现状更经济，对电网峰值负荷的时间和规模的影响都比迄今为止看到的要大得多。
可再生能源可以被认为是可靠的能源供应，即使是在足够的地理区域内作为基本负荷，电网基础设施也很好，而且越来越好。灵活的负载和电池是管理峰值需求的低成本解决方案。传统的电网是由一堆不灵活的“基本负荷”发电来管理的，具有灵活性(但有时效率较低)。“峰值”发电来管理几小时甚至几天内负荷的变化，公用事业法规支持在这些资产上投入资金。但是，作为管理电网的唯一方式，这种方法在经济上是有意义的，这是几十年前的事了。
尽管法规变化缓慢，但如果不采用需求响应，PJM地区的灯早就熄灭了，在这种情况下，可以及时转移的负荷可以从不太灵活的负荷中转移出来。这些方法已经被一些地方公用事业公司使用了大约40-50年，作为避免引进峰值电力或启动低容量因素峰值的高成本的一种手段，但已成为PJM地区电网可靠性的重要工具，并且效果良好。关于第三方需求响应聚合商的需求响应计划如何进行，存在大量的法律争议，但联邦能源监管委员会第745号命令规定，需求响应应按负兆瓦时和容量市场支付，与有源发电机按兆瓦时支付的容量费率和现货市场能源费率相同。这个问题一直争论到美国最高法院，该法院维持了745号命令。
但这是不到两年前的事情，市场机制并没有在所有地区得到充分发展(事实上，大多数地区还没有得到控制)，但它即将到来，它将对批发能源市场和电网峰值需求产生巨大影响。目前，大多数监管机构正在努力解决的一个问题是，如何准确地测量负瓦电量，或从电池中上传的未计量电量等。看到的:http://www.utilitydive.com/news/what-californias-heat-wave-revealed-about-demand-response/505186/
仅仅因为它还没有完全实施，细节仍然需要解决，并不意味着它即将到来的预测是在水晶球凝视的领域。市场是有效的，总需求反应是廉价的。随着电动汽车海啸的到来，总需求响应能力将增长相当多，这也不是水晶球的东西。汽车市场正在增长的大国或现有的大型汽车市场已经确定了禁售新内燃机汽车的日期。(英国是一个，印度是另一个，中国——世界上最大的汽车市场似乎正在朝着这个方向发展，但尚未宣布具体日期。)随着制造量的增加，成本也会降低，即使美国队在监管方面落后，在不到十年的时间里，即使使用非常保守的电池成本学习曲线假设，在新车市场上的经济效益也将引人注目。
随着电动汽车的普及，智能充电器将成为强制性的，以避免每辆汽车所代表的非常高的当地峰值负荷导致电网崩溃。但电动汽车是一种现成的需求响应负载，非常适合稳定电网。无论是在高可再生能源、高度可变的发电环境中，还是在缓慢、不灵活的发电环境中，都是如此。在美国，大多数汽车90%以上的时间都是停着的，在路上行驶的时间不到10%。这使得汽车在充电时间上有很大的灵活性，或者在任何小时间隔内充电多少钱。一旦行驶里程远远超过200英里，在大多数情况下，在电网负荷高峰(或低可变可再生能源输出期)充电可以推迟，通常是几天。总的来说，如果一次充电，电动汽车车队最终将成为一个足够大的负荷，足以摧毁整个电网，但由于充电可以分散开来，所以这个负荷可以按小时、按分钟跟踪可用功率(如果需要)。为了实现这一目的，必须有激励措施，而且必须让他们很容易就能接入智能充电器，但这正是需求响应市场、智能充电器开发商和需求响应聚合者(今天!)投入创造性精力的地方。电动汽车不会成为(现在确实不是)整个需求响应的蛋糕，但它将是足够大的一块，对于处理平均电网负荷和平均可变可再生能源输出的日常甚至每周变化来说，确实很重要。
哎呀,Dana !
我给你一英寸，你拿走一英里。你甚至不能在这个销售咆哮中提到从夏天到冬天长期储存电力的可取之处。你使用的缩写中有一半是普通人在没有事先知识的情况下无法理解的。我不能代表别人说话，但对我来说，铺天盖地地重复这些时髦的流行语给人的印象是，你根本不是一个公正评判各方的中立声音。
对Martin, Dana和Eric的回应
再次道歉，马丁，我赶时间，而且我在写作上有问题(我英语不太好)。我完全明白你的意思。但在最好的情况下，储能系统真的只是在需求发生时发生变化，尽管这可能是一件非常好的事情，因为峰值需求可以降低，从而导致发电厂比峰值运行的时间更长，效率更高。是的，风和最终的波浪能有助于减少这些运行时间，但最终风不会吹，而且有人离海岸太远，无法从波浪能中受益。在这个时候，在可预见的未来(是的，Dana，我知道你完全不同意我的观点)，我们仍然需要燃烧东西来发电，燃烧的东西，即使是由过量的可再生能源产生的氢或甲烷，仍然会造成污染，尽管可以说燃料电池几乎消除了这一点。不管污染有多严重，消费者还是会为此付出代价。减少最终燃烧的需求的唯一方法是减少需求，不管需求的峰值是否被转移到平衡高峰和低谷。这就是我认为需要比净零能源更好的能源的理由。不幸的是，我甚至不知道如何让这个论点在经济上起作用。
戴娜，我也向你道歉，我不是故意让你跑题的。我很欣赏你的观点，不过我真心希望你不要花和我一样长的时间来写回复。你的论点往往研究得很好，当我阅读每个链接时，我确实很欣赏它们。然而，我更多的是指季节性高峰，而不是我们通常所说的每小时高峰。这就是我谈论特斯拉的原因，即使他有巨大的太阳能阵列和巨大的电池，他仍然有大量的日子从电网中抽取。因为他离我很近，我知道在那些日子里他从电网进口电力，几乎60%的电力是通过燃烧产生的。是的，他可以在非高峰时段画画，通过更好地利用发电能力来减少燃烧的东西。一年中有几天他仍然需要一定数量的千瓦时的发电量，而如果他没有可再生能源发电和一个小得多的电池，所需的容量实际上没有什么不同。
埃里克，我觉得没人会把戴娜和中立混为一谈。他是可再生能源的倡导者(马丁也是)。这是一件好事，特别是因为他们都希望可再生能源成为经济选择(就像我一样)。
恐怕我的观点被误解了
恐怕我的观点被误解了，但我不会试图重新澄清，从而使这场讨论变得极其乏味。这是绝望的。
不是中立的，尤其是在成本方面@ Eric Habegger
这不是“……”销售咆哮……”，这些都是正在发生的巨大而快速的变化，在你附近的网格上!
如果长期的电网存储在经济上是可行的，并且有一个学习曲线的历史表明它是接近的，我就会全力以赴。但事实并非如此。风能和太阳能仍然在冬季提供电力，如果目前过度建设可再生能源以在冬季提供足够的电力比使用长期的氢/甲烷/氨储存更便宜的话。
所有这些东西的数据都相当粗略，但以目前的技术水平来看，在大多数可再生能源的情况下，长期储存氢、甲烷或氨的往返效率，可再生能源的过度建设需要储存足够的甲烷，即使是冬季负荷的1/4，也足以在冬季直接(通过电网)提供能量，而不需要长期储存。如果把美国的情况考虑在内，至少最好把资金花在过度建设可再生能源上，即使这意味着更多的减产。德国的情况略有不同，它的风能和光伏发电更便宜、更昂贵，天然气也更昂贵，而且不灵活的煤/核电站不能像美国的联合循环天然气那样经济地用于负荷。
为了使解决方案有效，它必须具有成本效益，而目前长期存储似乎还不够好，不足以在美国发挥作用，甚至可能在德国也不行。这种方法的净碳投资回报率甚至低于净现金投资回报率。
唐纳德:听起来像“特斯拉人”在试图建造自己的私人住宅纳米电网什么的?
在北美的任何主要电网区域内，风总是在某个地方吹，并且每个电网区域的至少一部分每天都有阳光照射。（http://www.theenergycollective.com/sites/theenergycollective.com/files/imagepicker/488516/2_2.png)与单个房屋或单个城市/县/州相比，在任何大型电网区域内管理所有这些数据所需的存储量都是非常小的。
在这些电网区域内，输电能力相当好，而且还在不断提高。网格区域之间的互连在一些区域之间也非常好(尽管ERCOT是相当孤立的)，并且正在得到改进。在西部电网，当西北地区天气寒冷时，通常是晴天，而西南地区的空调负荷较低。目前，在国家监管机构的监管下，电网容量没有得到充分利用。加州不愿意扩大市场来卸载多余的太阳能，并且限制从其他地区进口太阳能，这对整个地区来说实际上是一件坏事，但障碍是监管/立法，而不是技术上的。目前，密苏里州的监管机构和立法者正在搁置一条输电线路，该线路将在中西部(拥有大量且不断增长的廉价风能)和东南部各州(拥有大量煤炭和天然气发电能力)之间插入一条大型互连线。
当监管环境赶上来的时候，美国为发电(或运输)而燃烧的物质的数量可以迅速下降，而且成本效益很高(我相当有信心)。
一个有趣的入门管理鸭子曲线。
这篇文章发表于2014年，当时锂离子电池的存储成本是现在的2.5-3倍，当时汽车行业的每个人都还没有意识到，到本世纪20年代中期，电动汽车可能会主导市场。
http://www.raponline.org/wp-content/uploads/2016/05/rap-lazar-teachingducktofly-2014-jan.pdf
电动汽车和智能汽车充电器将放大策略#4和#9的影响，给系统操作员一个相当大的锤子，可以在必要时挥舞。
那也是在联邦能源监管委员会第745号命令明确成为国家法律之前，即使没有电动汽车，这也给了策略9更大的分量。
他们最喜欢的项目策略#5，以冰的形式储存热能，在商业规模上有效且具有成本效益，但在住宅规模上需要更锋利的铅笔(或非常高的电价)。我所知道的唯一一款针对住宅市场的产品是ice Energy的ice Cub，它可以将热冷却储存作为冰(有或没有电网运营商控制)。
https://www.greentechmedia.com/articles/read/ice-energy-will-launch-residential-thermal-storage-in-first-quarter-2017
去年夏天，他们开始在楠塔基特岛(马萨诸塞州)安装“冰熊”和“冰小熊”，由州政府和当地公用事业公司提供补贴，以避免增加通往大陆的海底输电线路峰值容量的高昂成本。
http://www.marketwired.com/press-release/genbright-and-ice-energy-partner-to-reduce-peak-electricity-demand-on-nantucket-2222120.htm
目前尚不清楚在已经拥有足够电网容量的低能源成本地区，这种做法的成本效益如何，但这将是一个合理的示范，说明让公用事业公司管理住宅储能(热或化学)如何为每个人的利益服务。
我认为电池是
我认为电池是使曲线变平的解决方案，但电动汽车电池，而不是固定电池。在停车场建立充电站，让人们在上班的早上8点到下午4点之间给汽车充电。坦率地说，如果不这样做，那么电网将在晚上不堪重负，因为越来越多的人在非高峰时段给汽车充电。
然后，我们所需要的是电动汽车制造商允许人们在晚上用白天充电的汽车电池返回家中，这样我们就可以真正减少碳足迹。
顺便说一句，我认为电动汽车电池7年的生命周期是一派胡言。我现在的特斯拉已经开了3年半了，开了6万英里，它的存储容量可能下降了5%。据我所知，最大的下降是存储容量发生在早年，然后趋于平稳。如果电池容量只有原来的90%甚至75%，我会在7年内报废我的车吗?不。即使只有原始容量的25%，我也能满足99%的日常驾驶需求。
珀·布朗温的恰当论点
“…整篇文章的重点是，冬季可再生能源发电(包括水电、风能和太阳能)将不足以完全满足冬季的需求——即使在像加州这样阳光充足的地方也是如此。电动汽车是短期储存，如果你需要买两辆车来满足你的冬季储存需求，你还不如安装更好的窗户。”
丹娜，你好像不明白。从一开始，你就专注于电池和电动汽车存储处理鸭子曲线。没有人质疑这种方法是有效的，它将帮助时间把精力转移到更需要的时间。那绝不是她文章的主题。在这个国家，我们离过度建设的可再生能源社会还很远。我只在美国生活过，我对布朗温的论点唯一的好感是因为它有道理，而不是因为她来自德国。
在目前的环境下，不扔掉可再生能源是有道理的。每年削减可再生能源现在甚至不是一个选择。我想你可能会把一年中每天数次(至少在加州)的可再生能源过剩峰值与每年的可再生能源过剩混淆。每年的过剩没有发生，也不会在几十年内发生。无论电池的形式如何，每天的过量都可以通过电池来解决。但可再生能源的巨额年度赤字却并非如此。我不相信你说的哪里有风，哪里有阳光。如果整个国家仅利用可再生资源来满足目前每年能源需求的10%，那么这完全是一个似是而非的论点。你有什么不明白的吗?
还记得我说过的大多数人不能同时在脑子里持有两种不同的想法吗?即使是聪明人。人们经常得出结论，因为以某种方式思考“感觉”很好。你对贝瑞女士原始帖子中没有争议的话题给出了答案。你有特斯拉的股票吗?
埃里克
你能试着对不同意你意见的人彬彬有礼吗?
@Malcolm
我通常会尝试，但并不总是成功。这就是其中一次。我的问题是，戴娜对事情的判断基本上是正确的，而且通常都很有见识。正因为如此，人们倾向于把他的话当作福音，因为他通常是如此(有理由)自信。在这种情况下，他的信心是毫无根据的。但是关注这个论坛的人并不知道这一点。
在我看来，坏建议比没有建议更糟。我们都应该努力不要因为提供不好的信息而使情况变得更糟。傲慢是我们每个人都会有的。在这种情况下，我估计他是在攻击本文中提出的非常有效的观点，因为他之前在许多其他主题上有广泛的知识。我觉得我需要用更大的精力把他打倒，而不是对一个名声不好的人。如果我表现得很傲慢，我很抱歉。
马尔科姆和埃里克
看起来事情正在稳定下来，而不是变得更加激烈，这很好。
论坛讨论的一般规则是:整理证据来支持你的立场并说服读者，不要对其他人发表评论的动机进行任何攻击。
看来我们又回到正轨了。
就其价值而言
Eric -我很感谢你的努力，让我的博客文章的主题保持关注。我们每隔一段时间都需要一些重新定位，我们都认为戴娜在这种罕见的情况下没有做到这一点。
顺便说一句，我实际上是南非人(第四代)，现在是美国人，所以我不太确定你从哪里知道我是德国人?我也是欧盟护照持有人，因为我的基因库有一部分是爱尔兰人，他们的护照签发政策相当慷慨(!)我确实经常去德国参加各种与能源效率有关的国际会议和会议，所以也许这就是你认为我是德国人的原因?不管怎样都没什么大不了的。我欣赏现代德国实施的许多与能源相关的政策。(他们的建筑和能源问题与我们的更相似，而不是不同。)我们都共享同样的大气，所以找到最快、最聪明的途径来最大限度地减少碳排放，是最能激发我好奇心的地方。
对于那些同样对这个话题感兴趣的人，这里有另一篇关于电池存储改进需求的有趣文章:https://singularityhub.com/2017/09/21/to-achieve-100-renewable-energy-we-need-way-better-batteries/amp/
“顺便说一句，我其实在南方
“顺便说一句，我实际上是南非人(第四代)，现在是美国人，所以我不太确定你从哪里知道我是德国人?”我也是欧盟护照持有人，因为我的基因库有一部分是爱尔兰人，他们的护照签发政策相当慷慨(!)我确实经常去德国参加各种与能源效率有关的国际会议和会议，所以也许这就是你认为我是德国人的原因?”
谁知道我从哪弄来的。也许以上所有的原因，再加上“布朗温”这个名字很不寻常，让人以为它是德国人。我的坏。不过我很高兴事情解决了。
你说得对，我不明白!@ Eric等人
“…整篇文章的重点是，冬季可再生能源发电(包括水电、风能和太阳能)将不足以完全满足冬季需求——即使在加州这样阳光充足的地方也是如此。”
我不明白的原因是，考虑到美国输电网的容量和地理范围，这基本上是不正确的。只有当将地理限制在加利福尼亚州(或德国，被动式房屋的人将其作为范例案例)的大小时，它才会成为一个严重的季节性总能源问题。
我反对“……Dana对事情的看法大多是正确的，而且通常都很有见识……”这基本上也不是真的——问问我妻子就知道了!: -)
但我可能比大多数人更了解批发电力市场，以及这些市场是如何设计的，以及如何迅速重新设计以解决潜在(和现实)问题的。在澳大利亚和德国等地，这是一个非常热门的话题，因为这些国家拥有大量缺乏灵活性的发电机组，面对越来越多的可变输出可再生能源，它们面临着运营和财务上的困难。美国部分地区也出现了相关问题，但廉价的天然气已经用灵活得多的发电厂取代了大量不灵活的化石发电机，美国的电网基础设施比欧洲电网拥有更好的进出口能力，并且能够更好地管理中西部风电的巨大发展，中西部风电的成本足够低，因此增加风电出口传输能力在经济上是可行的。(相比之下，德国在多风的北海(海上和陆上)和不那么多风的南部之间的电网容量是可悲的。过多的德国北海风给波兰的输电网带来了问题，其中很大一部分电力有时会被输送到波兰。这是一项正在进行的工作。)
“…即使在像加州这样阳光充足的地方……”的评论忽略了季节性负荷问题，除非有要求加州电网上的所有电力都来自加州，并且它还暗示它也需要主要是太阳能供电的解决方案。最近的干旱也凸显了加州水力发电能力的局限性。即使在更大的地理范围内，仅仅依靠阳光或风也是有问题的。但是，风能和太阳能结合起来，有令人信服的研究表明，即使是PJM地区(在地理上不比加利福尼亚或德国大多少，但有大量的电网基础设施与邻近地区相连)也可以实现100%的风能+太阳能+水电，只需要少量的电网储存，没有季节性储存。加州相对的电网隔离造成了明显的季节性短缺，但这可以通过立法和更好的电网控制/市场协调和监管来改变。加州的立法机构(又一次)拒绝了，但在更广泛的西部互联电力市场中发挥更大作用的争论最终可能会变得过于经济上令人信服，无法在实现100%可再生能源目标的同时坚持到底。这在很大程度上是一个立法和监管问题，而不是技术问题或季节性资源问题。
我并不是说电动汽车电池在处理季节平均负荷变化方面很有用，但它绝对有足够的容量以极低的成本解决大部分鸭子曲线问题。把鸭子曲线问题和季节性能源负荷/储存问题放在同一个博客里，会让讨论有点混乱，因为它们是正交的问题，完全不相关，不应该混为一谈。
如果除了昂贵的季节性储存之外没有其他选择来处理长期的平均负荷问题，那么鸭子曲线的修复可能会相交，但这不是自动的情况，并且必须按照这种方式设计。鸭子曲线完全是一个由PV引起的短期问题，有很多方法可以解决它。输电网解决季节性能源问题的方案不会影响鸭子曲线，但如果设计成解决方案的一部分，可能会影响鸭子曲线。但是，除非有令人信服的经济理由，否则不需要有任何重叠。
早在电动汽车海啸之前，加州独立系统运营商(CAISO)似乎就在开发一个新的电力市场，旨在优化短期存储使用，作为鸭子曲线修复的一部分，而不会在电力过剩时期鼓励浪费电力。
http://www.utilitydive.com/news/caiso-proposes-load-shifting-product-for-energy-storage/505665/
就地区而言，加州在风力发电方面是一个异类。美国大部分地区冬季的平均风速都比夏季高得多，而加州则相反，在夏季达到峰值，几乎无法覆盖冬季的负荷。虽然美国大部分以供暖为主的地区可以通过开发更多的风能来实现季节性平均负荷平衡，但这对加州不起作用，因为风能和光伏发电量在冬季都会下降。看到的:
https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=20112
但这并不是说加州不能从附近(甚至相当偏远的)地区进口大量的风。目前，怀俄明州正在敲定一个非常大的风力发电场项目，该项目有一条通往加州的专用输电线路，能够将最便宜的风输送到南加州价格较高的市场。
http://www.transwestexpress.net/
https://www.reuters.com/article/us-usa-wind-california-insight/california-demand-for-wind-power-energizes-transmission-firms-idUSKBN15U0GJ
https://cleantechnica.com/2017/07/15/largest-wind-farm-us-built-wyoming-lawmakers-want-raise-wind-tax/
怀俄明州的总风力资源是世界级的，使这个人口密度低的大州的总电力需求相形见绌。随着煤炭开采业务的衰退，风能行业的就业前景有望超过怀俄明州石油、天然气和煤炭行业的就业历史最高纪录。事实上，怀俄明州的风在冬季达到峰值，而加州的风能和太阳能处于最低点，这也不会影响它的前景——这是一个很好的客户!
减少冬季高峰没有效率积分?
Dana，如果我没理解你的观点，你不认为设计建筑来减少冬季高峰负荷有什么好处，因为我们——至少在加州——可以从怀俄明州进口风能?
我总体上支持这个概念@ Bronwyn
减少建筑物每周的峰值负荷有很好的理由，但是一旦生活热水占平均能源负荷的主导地位(这在大多数净零能耗房屋中是如此)，进一步改善建筑围护结构热性能的回报就会迅速减少。每小时的峰值耗电量将与热水的加热和使用时间有关，或者与电动汽车充电的时间和速度有关，因此将其影响到鸭子曲线上的PHI水平的影响并不大。鸭曲线主要是一个平季问题，此时所有房屋的空调负荷都很低，而不仅仅是PHI或净零负荷房屋。
更大的差异将是季节性的能源使用，但这也是一个相当小的差异，可以通过重新定义一个“地区”的构成来解决，这个“地区”与美国现有和未来的基础设施更相关，美国比欧洲拥有更多的吞吐量和互联性。
我对被动式房屋PER方法的问题是，“地区”在讨论中没有很好地定义，但似乎很清楚，这是一个德国(或欧洲X国家)大小的地区，并没有反映出在美国发现的相互联系和更广泛的气候变化。
在PHI讨论中(https://passipedia.org/certification/passive_house_categories/per)他们说:
“本文所述的计算PER因子的方法首先只对所使用的特定气候数据集有效。在同一地点使用不同的气候数据集(例如不同的时间段、不同的来源)进行计算，结果会略有不同。此外，这些计算纯粹是局部的，这意味着附近环境中再生能源产生的影响根本没有考虑在内。实际上，电力生产和电力消费不能严格地看作是地方性的，而必须从区域的角度来看待。电网在许多方面受到当地和全世界的政治和事态发展的影响，无法可靠地预测。然而，很明显，尽管技术上可行，但纯粹的本地能源供应过于复杂，因此这是一个过于悲观的假设。”
但他们给出的解决方案有点不透明，几乎没有内容:
“因此，PHPP中使用的PER因子不是基于单个本地计算，而是通过对全球700多个地点计算的结果进行全球傅里叶近似的组合。”此外，PHPP中使用的最小值为1(供应=需求)。图6显示了目前纳入PHPP的所有地点的空间供暖PER因子的平均值和变化。”
我不怪PHI对事情的看法和德国一样大，但尽管他们尽力了，但这与美国的情况并不特别相关。德国的整个土地面积比ERCOT控制的德克萨斯州电网区域小得多，与欧洲其他地区电网的连接也同样薄弱。它的规模也与加州的CAISO电网相似(但更小)，后者已经比德国的电网连接得更好，而且还在变得更好。PJM地区(请注意，这是一个综合电力市场地区)的面积几乎是德国的两倍，在更广泛的气候和天气范围内拥有更好的风能和光伏资源(大部分未开发)，并且与相邻更大地区的电网连接更好，用于进出口电力。这只是现有的电网，不包括正在开发的输电项目，更不用说其他仍在提议的项目了。
考虑到在更广泛的区域内正确的可再生资源组合，现有西部互联(WECC)的总吞吐量足以管理加州的季节性差异。但是，各州目前的监管结构可能会限制对这些远程资源的访问，这显然是CAISO面临的一个问题。目前，WECC真正巨大的现有能源吞吐量潜力尚未得到充分利用。可再生资源优化的WECC要在干旱年份实现100%的可再生能源，可能需要现场每周存储，但季节性存储呢?其实不然。
尽管加州的电网相对孤立，但在美国各州和地区之间建立输电系统的政治障碍远不如欧洲国家之间，甚至不如印度各州之间。加州的电网与周边地区的连接已经比欧洲任何一个国家都要好，而且原始经济更容易推动这里的输电项目，这里比欧洲更容易。欧洲式的英国退欧以及随之而来的美国金融复杂性的前景极其遥远。在美国，更好地利用现有和未来的输电网资源比季节性储能的高成本要合理得多。(即使这种能源是免费的，按季节生产和储存甲烷的成本至少是美国水力压裂天然气的3-5倍，这一事实并没有使经济情况变得更容易。考虑到欧洲的天然气价格，这在欧洲比较容易。)
怀俄明州的千兆级风力发电场和相关的输电线路完全是由经济驱动的。几乎可以肯定，这是一种更具成本效益的季节性能源与当地能源存储固定方案，而不是在2020年之前在加州建造所有新房屋，而不是净零能源。但几乎可以肯定的是，更多的风电场+输电线路不会比将现有建筑升级到比现在更好的水平更具成本效益。我还没有读到标题24 2020是如何解决建筑效率升级的，但考虑到2045年100%可再生能源的目标，它可能相当可观。
等等，戴娜……
达纳，我有很多话要说，但今天我有一个截止日期，再加上下周NAPHN17会议的准备工作，我要处理一些后勤问题……我会尽快回复你的。
对Dana的回应
嗨,黛娜,
这是我之前承诺的回应…
虽然很明显你对长期可再生能源储存的必要性持怀疑态度(并且很方便地将这个想法视为“德国特有”的观点)，但看起来你可能是少数人。就在过去的两周里，我偶然发现了许多关于这个想法在美国被探索或测试的文章:
昨天，SoCal Gas和NREL宣布他们安装了一个测试设备，将可再生能源转化为甲烷。https://sempra.mediaroom.com/index.php?s=19080&item=137363。我想说，这是一个非常强烈的迹象，表明他们一定不太确定他们能否依靠怀俄明州的风力发电能力来满足冬季和高峰负荷。
在另一项研究中，准确评估电网平价的存储成本得到了证实:https://www.imperial.ac.uk/business-school/research/management/management-research/projects-and-centres/centre-for-climate-finance-and-investment/firm-power-parity/#cd-primary-nav。(这份报告似乎没有区分短期和长期的储能成本，但基本上发现，世界上大多数地区仍然需要电网，主要是为了季节性的负荷输送。)
这个文章列表涉及在美国不同地区实现的各种存储组合和排列。大多数文章都提到了建筑设计需要优化峰值负荷降低，以最大限度地提高存储的成本效益:https://www.greentechmedia.com/articles/category/storage#gs.s1yEdUY
虽然我们基本上同意将我们的建筑存量升级到比当前规范更好的水平将比存储更具成本效益，但我们似乎在减少高峰负荷的程度上存在分歧，以消除对新高峰发电厂(或怀俄明州的电力线)的需求。考虑到在加州的大部分地区，为了满足PHI的被动式房屋标准而增加建筑围护结构的要求并不是一个很大的飞跃，也许我们是在吹毛求疵?在我看来，未来几年我们都需要密切关注的是所谓的“绩效差距”——预测和监测的能源目标之间的差异。在这里，我看到PHI的项目提供了我在其他地方看不到的显著效果。时间会证明一切的，希望我们能拥有这种奢侈吧?
听一段缓慢的谈话……@ Bronwyn Barry
事实上，NREL等人正在研究生物增强电力制甲烷并不令人惊讶——他们负责研究各种可再生能源的选择，但这并不能立即转化为对季节性储存的感知需求，即使它使可再生能源的季节性储存成为可能。
在证明一项技术可行、使其在经济上比过度生产可再生能源更可行和简单地减少过剩之间，也存在着巨大的差距。碳捕获和封存在技术上也是可行的，但在经济上却根本不合理。以美国的能源价格(现在和未来)来看，除非出现真正重大的技术突破，否则我预计电网转甲烷将是这种情况。NREL继续为流程创新提供资金是件好事，但这并不一定意味着该技术将在市场上取得成功。他们也仍在研究纤维素乙醇，但它需要很快变得更便宜，才能具有竞争力/相关性，因为交通运输部门已经越过了电气化的临界点，现在看来这是不可避免的。
与此同时，丹麦已经向电动汽车车主支付了每年约1500美元的费用，以提供快速响应的电网稳定性，同时作为电源和电源，并通过双向智能充电器向电网提供峰值能量。加州也可以(也可能会)这么做，这是捣碎PV曲线野鸭的主要木槌。这更多的是公用事业和电网运营商的监管问题，而不是能源和硬件技术问题。
http://midwestenergynews.com/2017/10/27/study-utilities-should-get-in-the-drivers-seat-on-electric-vehicle-infrastructure/
加州正在接近选择利用现有的WECC区域电网，它可以在不购买任何类型的大规模存储的情况下进行大量的季节性和每日峰值负荷转移。
https://www.greentechmedia.com/articles/read/california-experts-weigh-the-next-steps-for-a-western-regional-grid#gs.MJckKMI
联邦能源监管委员会第745号命令(要求建立需求响应市场)尚未完全实施，但这是另一个即将到来的主要打击你附近的电网，注定要扩大规模，仅仅因为与提供峰值容量和稳定电网的其他方法相比，需求响应是如此便宜。在2014年极地涡旋引起的极端电网峰值负荷期间，由于天然气管道容量限制限制了燃气发电，以及冻结的煤堆和冻结的煤搬运设备使几台大型燃煤发电机下线，风电和PJM已经相当发达的需求响应市场使电网免于崩溃。更多的可再生能源和更多的需求响应只会使这项任务变得更容易，而储存的电网转甲烷气体数量不会增加管道容量。
登录或创建一个帐户来发表评论。
报名 登录