以下文章由劳伦斯伯克利国家实验室的约阿希姆·塞尔、边沁·保罗和威尔·戈尔曼撰写。

美国的电力系统正在经历从化石燃料到可再生能源的彻底转变。虽然本世纪头十年天然气产量大幅增长，2010年代是风能和太阳能的十年，但早期迹象表明，21世纪20年代的创新可能是“混合”发电厂的繁荣。

典型的混合动力发电厂在同一地点将发电与电池储存结合起来。这通常意味着太阳能或风力发电场要配上大规模的电池。太阳能电池板和电池存储协同工作，可以在白天太阳能达到峰值时产生可再生能源，然后在太阳下山后根据需要释放太阳能。

看看正在开发中的电力和存储项目，就可以窥见混合动力的未来。

我们的团队劳伦斯伯克利国家实验室的研究发现这是一个惊人的发现1400千瓦已经申请接入电网的发电和储存项目的数量超过了美国现有所有发电厂的总和。现在大多数是太阳能项目，其中超过三分之一的项目涉及混合太阳能和电池存储。

虽然这些未来的发电厂提供了许多好处，但它们也提出问题关于如何最好地运行电网。

为什么混合动力车很受欢迎

随着风能和太阳能的发展，它们开始对电网产生重大影响。

太阳能已经超过25%并迅速蔓延到其他州，如德克萨斯州、佛罗里达州和乔治亚州。“风带”各州，从达科他州到德克萨斯州，已经看到了大规模部署风力涡轮机现在，爱荷华州的大部分电力都来自风力。

这种高比例的可再生能源提出了一个问题:我们如何整合可再生能源，在一天中产生大量但数量不同的电力?

这就需要储存了。锂离子电池的价格已经上涨迅速下降随着近年来电动汽车市场产量的扩大。尽管人们对未来感到担忧供应链的挑战在美国，电池设计也可能会发生变化。

太阳能和电池的结合使混合动力发电厂的经营者能够在需求最强的最宝贵时间提供电力，例如夏天的下午和晚上，当空调开着高功率运行时。电池还有助于平稳风能和太阳能的生产，储存原本会被削减的多余电力，并减少电网的拥堵。

混合动力汽车主导着该项目

到2020年底，美国有73个太阳能和16个风能混合动力项目在运行，总计发电25亿瓦，存储0.45亿瓦。

如今，太阳能和混合动力汽车主导着开发管道。到2021年底，将超过675千兆瓦的太阳能计划工厂已经申请了电网连接的批准，超过三分之一的工厂都配有存储设备。另外2470万千瓦的风力发电场也符合这一标准，其中190万千瓦为混合动力，约占8%。

当然，申请连接只是发展发电厂的一个步骤。开发商还需要土地和社区协议、销售合同、融资和许可证。在2010年至2016年间，只有大约四分之一的新核电站进入商业运营。但是，人们对杂交植物的浓厚兴趣预示着它们的强劲增长。

在加州这样的市场，电池基本上是新太阳能开发商的必备品。因为太阳能经常占多数的力量在白天的市场上，建筑再多也不会增加多少价值。目前，在加州计划的大规模太阳能发电项目中，95%都配备了电池。

混合动力车的经验教训和未来的问题

可再生混合动力车的增长机会显然很大，但这也引发了一些问题我们组伯克利实验室的研究人员

这是我们的一些前发现：

• 这项投资在许多地区都取得了回报。我们发现，在太阳能发电厂增加电池的同时，也增加了电力的价值。将发电和存储放在同一地点可以获得税收抵免、建筑成本节约和操作灵活性等好处。看看最近几年的潜在收入，再加上联邦税收抵免，增加的价值似乎证明了更高的价格是合理的。
• 同处一地也意味着权衡。风能和太阳能在风能和太阳能资源最强的地方表现最好，但电池在能提供最大电网效益的地方发挥最大价值，比如缓解拥堵。这意味着在以最高值确定最佳位置时要进行权衡。联邦税收抵扣只能在电池与太阳能设备共用时才能获得，这可能在某些情况下鼓励了次优决策。

• 没有最好的组合。混合装置的价值部分是由设备的配置决定的。例如，电池相对于太阳能发电机的大小可以决定发电厂可以在晚上多晚的时候供电。但夜间电力的价值取决于当地的市场状况，而市场状况在全年都在变化。
• 电力市场规则需要进化。混合动力可以作为单一单元或独立实体参与电力市场，太阳能和储能独立招标。混合动力车也可以是电力的卖家或买家，或者两者兼而有之。这可能会变得复杂。混合动力汽车的市场参与规则仍在不断演变中，让工厂运营商尝试如何销售他们的服务。
• 小型混合动力车创造了新的机会:混合动力发电厂也可以是小型的，比如家用或商用的太阳能和电池。这样的混合动力车已经成为夏威夷的标准随着太阳能发电饱和电网。在加州，为防止森林大火而被迫断电的客户越来越多地向他们的太阳能系统增加存储空间。这些“behind-the-meter”混合动力车提出这样的问题:它们应该如何被重视，以及它们可以如何为电网运营做出贡献。

混合动力车才刚刚开始，但还会有更多。需要在技术、市场设计和法规方面进行更多的研究，以确保电网和电网定价与它们一起发展。

虽然问题仍然存在，但很明显，混合动力正在重新定义发电厂。在此过程中，他们可能会重塑美国的电力系统。

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Joachim Seel是一名高级科学工程助理。边沁·保罗是电力市场和政策组织的附属机构。威尔·戈尔曼(Will Gorman)是一名研究电力市场和政策的研究生。这篇文章最初出现在谈话．