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这篇文章最初发表于耶鲁环境360．
莫斯兰丁发电厂的两个大烟囱耸立在蒙特利湾上空。沿着北加州这片风景如画的海岸，几英里外都能看到500英尺高的山峰。这是一座巨型天然气发电机，曾经是加州最大的发电站。
如今，随着加州稳步推进经济脱碳，这些烟囱闲置，发电厂基本被封存。这个地方即将开始作为世界上最大的电池的新生活，在太阳能电池板和风力发电场发电时储存多余的能量，并在不发电时将其反馈给电网。
在一个洞穴般的涡轮机建筑里，一个300兆瓦锂离子电池目前正在准备操作，与另一个100兆瓦的电池今年晚些时候上线。它们合在一起就能释放出足够的电力加州30万户家庭根据项目开发人员的说法，在晚上、热浪以及其他能源供不应求的时候，有4个小时可以使用Vistra能源．
这些并不是唯一即将在莫斯兰丁工厂运行的超大型电池。一个额外的182.5兆瓦据拥有和运营该系统的湾区公用事业公司太平洋天然气和电力公司称，该系统由256个特斯拉超大电池组生产，计划于2021年年中开始向加州电网供电，计划最终增加足够的容量，为旧金山附近的每个家庭供电6小时。
在加州的其他地方，一个250兆瓦的储能项目于今年上线圣地亚哥在美国，附近一个150兆瓦的系统已经开始建设旧金山在美国，一个100兆瓦的电池项目已接近完工长滩此外，该州还有其他一些项目处于不同的开发阶段。
加州在大容量电池方面处于世界领先地位
在价格急剧下降和技术进步的推动下，电池可以存储越来越多的能量，电网规模的系统在美国和世界各地都出现了创纪录的增长。许多收益都是汽车行业竞相为电动汽车制造更小、更便宜、更强大的锂离子电池的溢出效应。在美国，各州的清洁能源规定，以及对与太阳能装置配套的储能系统的税收优惠，也发挥着重要作用。
在用大容量电池平衡可再生能源在电网中的间歇性方面，加州目前处于全球领先地位。但世界其他地区也在迅速效仿。最近宣布的计划包括409兆瓦的系统南佛罗里达到附近一家320兆瓦的电厂英国伦敦到华盛顿州的一个200兆瓦的设施立陶宛还有一个112兆瓦的机组智利．
储能系统的大规模部署可以克服可再生能源的最大障碍之一——在阳光明媚或刮风时供应过剩和太阳落山或刮风时供应不足之间循环。支持者说，通过消除供需之间的不平衡，电池可以取代化石燃料“峰值”工厂，后者在能源需求飙升时每天工作几个小时。专家表示，广泛的能源储存是扩大可再生能源的覆盖范围和加速向无碳电网过渡的关键。
“能源储存实际上是通往清洁能源未来的真正桥梁，”该机构执行董事伯纳黛特·德尔·恰罗说加州太阳能和储能协会．
未来多快到来，在很大程度上取决于成本继续下降的速度。根据该公司的数据，美国公用事业规模电池存储的价格已经大幅下降，在2015年至2018年间下降了近70%美国能源情报署．锂离子电池化学技术的进步显著提高了电池性能，从而实现了价格的大幅下降。电力容量迅速扩大，电池可以在更长的时间内储存和放电能量。市场竞争和不断上升的电池产量也发挥了重要作用;美国的预测国家可再生能源实验室预计在2018年至2030年期间，锂离子电池的中端成本将再下降45%。
“我们几乎完全利用了锂离子电池技术的发展，这主要是由电动汽车和消费电子产品推动的，”该公司市场应用总监雷•霍亨斯坦(Ray Hohenstein)表示影响该公司是一家储能技术提供商，其储能项目总计近1千兆瓦(1000兆瓦)，将于一年内在加州上线。Hohenstein说，投入这些应用研究的资金正在全面降低成本。“这就像我们在太阳能电池板上看到的一样。”
在加州，电池价格不断下跌，再加上该州积极推动到2045年建成无碳电网，导致了大量储能项目。2013年的一项法案设定了到2020年为该州电网提供132.5吉瓦储能的目标。根据能源部的说法，目前已批准的1.5千兆瓦项目(包括迄今已安装的500多兆瓦)已经超过了这一目标加州公用事业委员会．
虽然目前还没有一个精确的数字来说明加州需要多少储能才能达到其无碳目标——这个数字取决于未来的技术组合、能源使用和其他变化的因素——但一些分析人士估计至少是这样的30千瓦到2045年，将需要达到公用事业规模的存储。
2020年将达到创纪录的1.2吉瓦
当庞大的莫斯兰丁项目在2021年年中全面投入运营时，它将使加州的储能量增加一倍多。其他几个州也正在着手大型储能项目。其中包括纽约的316兆瓦Ravenswood该项目将能够为超过25万户家庭提供长达8小时的电力，取代纽约市皇后区的两座天然气高峰电厂。还有409兆瓦海牛计划在南佛罗里达建造的太阳能发电系统将由邻近的太阳能发电厂供电。该设施被佛罗里达电力与照明公司吹捧为世界上最大的太阳能电池系统，将取代两个老化的天然气发电机组。
全国范围内的记录1.2瓦据自然资源研究和咨询公司伍德麦肯兹(Wood MacKenzie)称，截至去年12月中旬，美国已经安装了大量的储能设备。这一数字预计将在未来五年大幅增长，到2025年将增至近75吉瓦。Kelly Speakes-Backman是该公司的首席执行官美国能源储存协会该公司表示，2020年电池储能容量增加了一倍，如果不是新冠肺炎大流行导致的建设放缓，电池储能容量可能会增加两倍。
尽管欧洲在可再生能源发展方面处于领先地位，但在储能方面却进展缓慢。英国IDTechEx市场研究公司的分析师丹尼尔·加蒂(Daniele Gatti)说:“总的来说，欧洲更保守一些。”IDTechEx是一家专注于新兴技术的市场研究公司。欧洲的储能发展一直受到限制性电力市场的阻碍，这种市场由政府拍卖主导，往往低估了储能的价值。不过，一些大型电池项目已经初具规模，包括320兆瓦的项目网关该系统将在伦敦附近的一个新港口设施建造。
在全球范围内，Gatti预计能源存储将迅速增长，在未来十年达到1.2太瓦(1.2千兆瓦)。主要参与者包括澳大利亚，该国在2017年成为第一个在其电网上安装100兆瓦大型电池存储的国家霍恩斯代尔电力储备目前正计划在附近再增加300兆瓦维多利亚．新系统将在各州之间输送电力在需要的基础上最大限度地提高现有输电基础设施的效率，并减少建设大部分时间闲置的新电线的需求。类似的项目正在加紧进行德国在其他地方，强调电池作为传输工具的新兴角色。
和沙特阿拉伯刚刚宣布计划在该国西海岸建立一个巨大的太阳能+储能系统，以取代莫斯兰丁的世界最大电池。该设施将全天候为红海沿岸建造的50家酒店和1300户住宅的度假胜地提供100%的可再生能源。
最近报告专家们得出结论，到2035年，美国大多数化石燃料发电厂将达到其使用寿命的终点，专家们表示，工业规模能源储存快速增长的时代即将到来。彭博新能源财经(Bloomberg NEF)的可再生能源系统专家周依依(Yiyi Zhou)表示，可再生能源与电池存储相结合，已经是建造新的天然气峰值电厂的经济可行的替代方案。将发电与储能相结合尤其适用于太阳能，因为太阳能通常遵循可预测的日常模式。
在美国，成本也得到了联邦政府的帮助投资税收抵免美国对新安装的太阳能设备提供30%的退税。事实上，随着越来越多的太阳能进入电网，燃气发电厂的运营成本实际上会上升。
更换天然气发电机
霍亨斯坦说，电池甚至开始达到200兆瓦左右的尺寸，使可再生能源能够取代中小型天然气发电机。霍亨斯坦说:“现在我们能够真正地建造这些混合资源——太阳能、储能、风能——并完成传统上由化石燃料发电厂完成的工作。”他的公司看到人们对这类大型项目的兴趣激增。
国家可再生能源实验室的能源分析师韦斯利·科尔(Wesley Cole)说，增加储能也使可再生能源更有利可图。科尔说:“可再生能源的挑战之一是，你在电网上投入的越多，价值下降得越多。”储能有助于解决这一问题，因为它吸收了原本在中午电力需求较低时损失的多余能量，并将其转移到更有价值的时间。
虽然储能在加州等高价值市场蓬勃发展，但电池价格仍需进一步下调，才能实现全球大规模部署。在美国，支持者希望即将上任的拜登政府将推行更有利的能源政策，包括延长投资税收抵免(目前商业太阳能系统的投资税收抵免已降至10%，住宅太阳能系统的投资税收抵免将于2022年结束)，并将该优惠扩大到独立储能系统。
然而，即使没有进一步的激励措施，分析师也乐观地认为，电池价格最终将降至足以广泛应用储能的水平。
科尔说:“我们认为，在未来的每一个领域，存储都将是一个重要的角色。”“而且不仅仅是一两千兆瓦，而是几十到几百兆瓦。”
谢丽尔·卡茨，独立科学作家，涵盖气候变化、能源、地球科学和环境健康。
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14日的评论
加州应该把钱花在解决轮流停电问题上。等等，那意味着要启动天然气发电厂。算了. .不能这么做。
本文中的存储容量均以功率为单位。正确的单位是用小时来表示的吗(比如用千瓦时代替千瓦时)?还是有其他的时间单位暗示着知情的人会理解?
对于目前大多数电网应用来说，峰值功率比总容量更重要。即使绝对峰值输出更高，大多数天然气峰值更换合同也要求至少4小时的额定功率。当只给出额定功率时，(几乎)可以安全地假设总存储容量至少是额定功率的4倍。
为了保持这一趋势，Moss Landing电池的合同为300兆瓦/ 1200兆瓦时，但它的绝对峰值输出能力可能更高，以及兆瓦时的容量(因为完全耗尽的锂离子电池会对寿命和效率造成影响)。
那篇文章的作者本可以更好地解释它，假设他们自己都明白其中的区别。
这很有道理。谢谢你的澄清。
Dana的观点很好，一些细节/图表:https://batteryuniversity.com/learn/article/bu_1003a_battery_aging_in_an_electric_vehicle_ev
我想Moss Landing的人已经很好地考虑了充电/放电/寿命，看到完整的生命周期分析(包括Li采矿和与其他技术的比较)会很有趣。苔藓着陆的天气相当稳定，没有太大的变化每月低，ave和高-也许苔藓着陆是一个接近理想的位置，锂电池技术?想知道气候/地理位置如何影响这样的项目?在棕榈泉连接风力发电是否可行/实用?
“苔兰的天气相当稳定，每个月的低、高和高变化都不大——也许苔兰是锂电池技术近乎理想的地点?想知道气候/地理位置如何影响这样的项目?”
在几乎任何美国气候/市场中，4小时峰值容量都是非常划算的。更慢、更麻烦的“基本负载”电源可以在大多数日子里跟随负载，但4小时足以弥补峰值冷却/加热事件期间的短期不足，而不必每年只保持快速上升的气体峰值旋转10个小时。这与季节性存储问题非常不同。
与几乎所有其他电网技术相比，电池还提供极具竞争力的频率和电压稳定电网服务，因为它可以在几毫秒内从完全充电到完全放电。澳大利亚的Hornsdale电力储备项目几乎消灭了所有的辅助服务市场，并在很短的时间内(几乎难以想象)支付了安装费用。这些服务的价值远远超过单纯的峰值容量电力或时变太阳能和风能输出。保持快速增长的天然气峰值以超低容量因数旋转以提供这些电网服务是极其低效的，而且无法接近电池的低运行成本。
谢谢，关于需求/产能和投资回报率的好信息。不知道在如此大的安装中热管理的细节，尽管有一些关于最佳温度的有趣信息，并将它们都保持在相对常见的温度:https://www.solarpowerworldonline.com/2019/04/the-importance-of-thermal-management-of-stationary-lithium-ion-energy-storage-enclosures/
另外:“在亚利桑那州讶异的亚利桑那州电池存储单元，电池之间没有足够的热障。这使得热失控在阵列的各个模块之间移动，调查人员说。
https://www.enr.com/articles/49809-utility-report-on-energy-storage-battery-blast-cites-equipment-flaw
也许GBA在这方面有一些专业知识，可以应用于家庭系统，将它们放置在有条件的空间和/或有条件的车库中，用于电池存储和电动汽车?把车库门变成真正的门?如果一辆电动汽车被保存在一个有条件的车库(极端气候)，也许有可能延长电池寿命/容量(尽管以条件为代价)?
第一个链接:
电池储能系统(BESS)部署的增加揭示了成功冷却设计的重要性。锂离子电池系统的独特挑战需要精心设计。低规定的电池工作温度(20°至25°C)需要制冷冷却系统，而不是直接的环境空气冷却。允许的温度变化很小，电池最热和最冷之间不超过5°C，需要近乎完美的空气分布。而且，功率随时间的快速变化需要严格控制。如果没有适当的热管理，过热的电池将会退化、故障甚至起火。
我研究了冷却固定家用铅酸电池，在炎热的气候条件下，它是有意义的(使用水浴)。想知道电动汽车电池在停放时是否应该冷却(由车库或电动汽车本身)，这很有趣。
说得好，也许电动汽车热泵的软管连接可以将热量提取/转储到车库外?如果车库隔热/密封良好，电动汽车热泵可能足以加热/冷却车库，如果不可能更多。只需要脐带。
“特斯拉利用电池的热质量来储存热量。当他们把它拉出来时，可以让背包的温度下降到10摄氏度(50华氏度)。电池组中可以储存的热能约为2.5-3千瓦时，因此电池可以储存相当多的热量。”
特斯拉热泵:
https://patents.google.com/patent/US20190070924A1/en?oq=US+2019%2f0070924A1
是的，一些较新的车型，比如雪佛兰博尔特(Chevy Bolt)，对电池进行了主动热管理，包括加热和冷却，无论是行驶还是停放。在不插电的情况下，它的攻击性更小，在插电的情况下，电池的续航范围更小。冷却对电池寿命尤为重要;加热更重要的是确保它们在你第一次开始驾驶时准备好提供全部动力。
这是很好的事情，有很多现象需要考虑。我看到特斯拉Powerwall 2有先进的热管理:
预调节——特斯拉Powerwall 2是目前市场上唯一一款提供完整液体热管理系统的家用电池系统。这意味着一个完全密封的液体冷却系统，在Powerwall中循环2.3 L(2.4夸脱)液体冷却剂，以确保它们在理想的温度下工作。
这种集成热管理使Powerwall 2在市场上独到之处，与竞争对手相比，它能够在最宽的温度范围内工作，功能范围从-4°F到122°F。
和:
任何电池最大的问题是在充放电时产生的热量。电池中的热量管理得越好，电池续航时间就越长。在最好的情况下，其他太阳能电池将使用风扇来冷却电池。另一方面，特斯拉使用他们所谓的“主动冷却”，并在构成Powerwall的电池周围泵入液体冷却剂。这是主动冷却，这是保修可以如此慷慨的原因。一个完整的10年保修无限周期。这个保证是同行业中任何其他电池都无法比拟的。
我有一对Powerwall 2。我认为液体冷却是一个散热器系统，它使周围空气冷却的液体循环。也就是说，似乎没有任何一种冷凝器可以主动冷却液体回路。没有冷凝器类型的噪音或冷凝。有时会有轻微的风扇声，你可以感觉到热气从通风口冒出来。我想有可能存在某种不需要冷凝器的热电冷却，但我认为它只是一种空气冷却的液体系统。
从技术的角度来看，这一切都很有趣，但未来不会被技术所赢得。目前的大流行证明了一个完美的模型，说明人类行为如何超越技术，并完全使其无效。
莫斯兰丁是个好主意，但与帕洛维德核电站相比。如果北加州有帕洛佛德的设施，那就可以了，我们都可以使用电热，电动汽车，避免电力负荷下降的问题。从经济角度来看，PG&E无法在价格或服务上竞争，因为他们缺乏能源生产，所以他们正在从柠檬中榨出所有的柠檬汁。另一方面，亚利桑那有很多柠檬水。他们计划得非常好，他们为稳定的增长做好了准备，而加州确实遇到了电力供应的瓶颈。
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