PG＆E公司與特斯拉和Vistra公司合作部署大型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，以代替現(xiàn)有的天然氣發(fā)電廠提高供電可靠性

太平洋煤氣電力公司（PG＆E公司）與特斯拉和Vistra公司合作部署大型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，以代替現(xiàn)有的天然氣發(fā)電廠提高供電可靠性。

加利福尼亞州公用事業(yè)部門PG＆E公司希望證明大型電池儲(chǔ)能可以取代天然氣發(fā)電廠，并節(jié)省納稅人的資金。

該公司向當(dāng)?shù)乇O(jiān)管機(jī)構(gòu)申請(qǐng)批準(zhǔn)建設(shè)四個(gè)儲(chǔ)能工廠，為南灣（SouthBay）/莫斯蘭丁（MossLanding）區(qū)域提供電能。這個(gè)請(qǐng)求包括建設(shè)有史以來兩個(gè)最大的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)：Vistra能源公司的300兆瓦/1200兆瓦時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目和特斯拉公司的182.5兆瓦/730兆瓦時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目。

注：特斯拉將為新項(xiàng)目提供電池組，總輸出功率為182.5MW，持續(xù)時(shí)間可達(dá)4小時(shí)。這意味著總裝容量達(dá)到了730MWh，相當(dāng)于超過3000套的TeslaPowerpack2。

除了打破儲(chǔ)能系統(tǒng)容量的記錄之外，這兩個(gè)項(xiàng)目建成之后將會(huì)對(duì)加利福尼亞州努力使電網(wǎng)脫碳的關(guān)鍵問題進(jìn)行測試。而目前容量最大的儲(chǔ)能系統(tǒng)是特斯拉公司在澳大利亞安裝部署的100兆瓦儲(chǔ)能系統(tǒng)。

當(dāng)天然氣發(fā)電廠商Calpine公司尋求建設(shè)三個(gè)天然氣發(fā)電廠來保證電網(wǎng)的可靠性時(shí)，加利福尼亞州公用事業(yè)委員會(huì)于今年1月否決了這一要求，并要求PG＆E公司開發(fā)部署儲(chǔ)能替代品。加利福尼亞州公用事業(yè)委員會(huì)的分析得出的結(jié)論是，采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于納稅人來說比在經(jīng)濟(jì)上受到挑戰(zhàn)的現(xiàn)有的天然氣發(fā)電廠要好得多。

有人認(rèn)為這一建議是一種高科技和低碳未來的預(yù)兆，也是對(duì)于電網(wǎng)可靠性的一種魯莽賭博。因?yàn)橹灰烊粴獬掷m(xù)提供，天然氣發(fā)電廠就可以持續(xù)運(yùn)行，而電池儲(chǔ)能系統(tǒng)則可能耗盡電量。

“如果某天需要備用電源長時(shí)間供電，而在4小時(shí)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電能釋放之后，還需要供電8小時(shí)，那么加利福尼亞州公用事業(yè)委員可能重新考慮天然氣發(fā)電廠的建設(shè)問題。”WoodMackenzie美洲電力和可再生能源團(tuán)隊(duì)的研究主任WadeSchauer當(dāng)時(shí)表示，“在此之前，這似乎是州立法機(jī)關(guān)和加利福尼亞州公用事業(yè)委員會(huì)所追求的目標(biāo)。”PG＆E公司對(duì)這些問題的回答似乎有些擔(dān)憂。

Vistra電池儲(chǔ)能工廠的規(guī)模將是目前在美國Fluence公司Alamitos儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模的三倍，將于2020年12月開通運(yùn)營，并運(yùn)行20年。特斯拉公司的電池儲(chǔ)能項(xiàng)目將于同一時(shí)期上線，并運(yùn)營20年。Micronoc公司儲(chǔ)能系統(tǒng)將于2019年10月開始運(yùn)營，為期10年，Hummingbird儲(chǔ)能公司將建造一個(gè)75兆瓦/300兆瓦時(shí)的系統(tǒng)，為期15年。合同從2020年12月開始。

PG＆E公司提交的文件揭示了相對(duì)于現(xiàn)有或新的天然氣發(fā)電廠，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將如何降低成本。規(guī)模效應(yīng)有助于降低組件成本。特斯拉公司提供的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將部署在PG＆E公司在莫斯蘭丁（MossLanding）變電站內(nèi)。除了為公用事業(yè)公司提供電能之外，莫斯蘭丁項(xiàng)目還將參與CAISO市場，為CAISO控制的電網(wǎng)提供能源、輔助服務(wù)和其他服務(wù)。”

Vistra公司在給投資者的一份報(bào)告中回應(yīng)了這些因素。該公司將電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝在現(xiàn)有的天然氣發(fā)電廠中來降低開發(fā)成本。憑借與PG＆E公司簽定的20年合同，Vistra公司可以使用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力批發(fā)市場提供能源或輔助服務(wù)。

02尖峰燃?xì)怆姀S與電池儲(chǔ)能，你死我活的PK？

蓋許多電廠，只在尖峰的時(shí)候啟動(dòng)，攤提上成本相對(duì)較高，尖峰燃?xì)怆姀S的容量因數(shù)，往往只有5%~6%;由于尖峰燃?xì)怆姀S往往是開放、單循環(huán)而非能源效率較高的復(fù)循環(huán)，使得同為燃?xì)獍l(fā)電，尖峰成本較高;燃?xì)怆m然啟動(dòng)與升載快速，但從最低轉(zhuǎn)速升到最高最快也仍要數(shù)分鐘的時(shí)間，同樣因應(yīng)尖峰突發(fā)需求，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)幾乎是即時(shí)，反應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)更快;燃?xì)怆姀S雖然較燃煤電廠的空污少，但仍非全無污染，加上天然氣管線與儲(chǔ)槽等設(shè)施的安全性考量，因此必須興建在距離都會(huì)人口密集區(qū)稍遠(yuǎn)之處，因而有電力輸配方面的需求，電池儲(chǔ)能完全沒有空污問題，可配置在用電所在的都會(huì)區(qū)，對(duì)電力公司來說可省去輸配骨干瓶頸的煩惱。

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)唯一不如尖峰燃?xì)獍l(fā)電廠之處，在于若電力短缺危機(jī)持續(xù)不是只在短暫尖峰時(shí)刻，而是延長到大半天，燃?xì)獍l(fā)電廠只要供氣不斷絕，就能一直開啟發(fā)電，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)所儲(chǔ)存的電力用罄，就無用武之地。因此，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)到底能否取代，或能取代多少尖峰燃?xì)獍l(fā)電廠市場，端看電力調(diào)度時(shí)到底是短暫尖峰需求多，還是延長的需求多?

檢視美國尖峰燃?xì)獍l(fā)電廠的營運(yùn)狀況，以俄亥俄州的特洛伊電廠為例，2017年啟動(dòng)46次，平均啟動(dòng)5.2小時(shí)，只有8次啟動(dòng)時(shí)間超過8小時(shí)，3次啟動(dòng)時(shí)間超過10小時(shí)。蒐集電廠啟動(dòng)時(shí)間數(shù)據(jù)，加以分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，目前4小時(shí)儲(chǔ)能時(shí)間的電池儲(chǔ)存系統(tǒng)表現(xiàn)不佳，無法取代大多數(shù)的尖峰燃?xì)怆姀S啟動(dòng)事件，但只要增加到6小時(shí)，就能處理74%的尖峰，若擴(kuò)增到8小時(shí)，則可涵蓋90%，10小時(shí)系統(tǒng)可處理97%需求。

實(shí)際上，若電力調(diào)度機(jī)構(gòu)有電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可應(yīng)用，并不會(huì)撐上10小時(shí)，而是用以拉平離峰尖峰差距后，讓燃?xì)怆姀S以基載或至少中載方式運(yùn)轉(zhuǎn)，離峰多發(fā)的電力儲(chǔ)存起來，轉(zhuǎn)到尖峰使用，減少燃?xì)獍l(fā)電廠閒置的時(shí)間，提高燃?xì)獍l(fā)電的容量因數(shù)，相對(duì)來說，也同樣的電力，也就不需要那么多燃?xì)獍l(fā)電廠。因此，電池儲(chǔ)能取代燃?xì)獍l(fā)電的市場，并不是完全淘汰對(duì)方。長時(shí)間的狀況仍會(huì)由燃?xì)獍l(fā)電廠扛起，但短時(shí)間的啟動(dòng)關(guān)閉需求，則由電池系統(tǒng)取代。

顧問公司伍德麥肯茲(WoodMackenzie)預(yù)估美國未來10年內(nèi)會(huì)有20吉瓦(gigawatt)總發(fā)電容量的新燃?xì)獍l(fā)電廠啟用，4小時(shí)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能取代其中32%需求，也就是估計(jì)約6.4吉瓦，這些機(jī)會(huì)將主要在加州、德州、亞利桑那州，而若8小時(shí)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)很快降低成本進(jìn)入商用化階段，可取代其中82%需求，也就是13.1吉瓦。電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)正磨刀霍霍，希望搶食這塊大市場，相對(duì)的，GE公司為首的燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)則拚死守衛(wèi)自己的市場。

03尖峰燃?xì)怆姀S與電池儲(chǔ)能，有搭配合作的空間

到底這場爭奪戰(zhàn)誰能勝出，目前只能說戰(zhàn)況膠著，加州電力公司早已積極布建能源儲(chǔ)存，佛州、北卡羅來納、亞利桑那州也正在規(guī)劃能源儲(chǔ)存，但服務(wù)範(fàn)圍及于維吉尼亞州、北卡羅來納的道明能源(DominionEnergy)則重押燃?xì)舛^不重視能源儲(chǔ)存，認(rèn)為電池價(jià)格還不夠低，因此能源儲(chǔ)存目前并不在考慮範(fàn)圍。

道明能源的5、15、25年長期資源整合計(jì)劃中認(rèn)為，現(xiàn)代化的電網(wǎng)將會(huì)創(chuàng)造更動(dòng)態(tài)化的系統(tǒng)，最好能因應(yīng)大量電網(wǎng)級(jí)的太陽能發(fā)電設(shè)施，以及大量小型、廣泛分布的分散式能源資源。這樣的敘述，聽起來應(yīng)該重視大量能源儲(chǔ)存系統(tǒng)建置，道明能源資源整合計(jì)畫表示除了傳統(tǒng)的抽蓄水力發(fā)電以外，也持續(xù)關(guān)注電池與飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，但是道明能源承認(rèn)對(duì)儲(chǔ)能的關(guān)注不如燃?xì)狻?br/>
道明能源的分析規(guī)劃到2033年至少新建8座燃?xì)怆姀S，總發(fā)電容量3.664吉瓦，道明能源表示，在當(dāng)前的時(shí)點(diǎn)，要配合可再生能源的間歇性，天然氣是最具成本效益的備援能源。不過，未來若成本結(jié)構(gòu)改變，電池可望逐漸占據(jù)更重要的角色，下次將于2020年發(fā)表的長期資源整合計(jì)畫，會(huì)更注重電池。道明能源表示自1985年以來就運(yùn)作3吉瓦容量的巴斯郡抽蓄水力發(fā)電廠，因此理解能源儲(chǔ)存的重要性。

道明能源和其他州、其他電力公司，對(duì)能源儲(chǔ)存的積極度差異，可說表明了現(xiàn)在正是燃?xì)馀c電池大戰(zhàn)的僵持時(shí)刻，兩者目前利弊相抵不分軒輊，但隨著電池成本將隨時(shí)間下降，燃?xì)獾某杀緞t未必，因美國天然氣價(jià)格已不易再大幅降低，終究電池會(huì)逐漸勝出。

電池與燃?xì)獍l(fā)電并非真的只能你死我活，電池儲(chǔ)能與燃?xì)馄鋵?shí)有搭配合作的空間。韓國電池能源儲(chǔ)存公司Kokam提供澳洲阿林塔能源(AlintaEnergy)一處礦業(yè)巨擘必和必拓(BHPBilliton)鐵礦坑的微電網(wǎng)設(shè)施，就是結(jié)合開放循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電與電池儲(chǔ)能，含一座178百萬瓦發(fā)電容量的開放循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)，以及30百萬瓦、1.14萬度電的電池儲(chǔ)能設(shè)施，儲(chǔ)能系統(tǒng)由5座約2,200度電儲(chǔ)存容量的貨柜大小儲(chǔ)能設(shè)施組成，使用Kokam鎳錳鈷叁元鋰電池(LithiumNickelManganeseCobaltOxide,NMC)，電池最大放電電量為10庫倫，高于一般鋰電池的3庫倫，以在短時(shí)間內(nèi)提供大量電力，宣稱可耐用1萬次充放電循環(huán)，保固10年。電池能應(yīng)付礦坑用電需求上上下下波動(dòng)，避免燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組需不斷升載降載的負(fù)擔(dān)，可提升燃?xì)獍l(fā)電的能源效率，更能減緩機(jī)組的損耗。

燃?xì)怅嚑I的龍頭GE公司也對(duì)此有類似見解，GE與南加州愛迪生(SouthernCaliforniaEdison)，共同合作設(shè)置一組燃?xì)馀c電池混合設(shè)施，結(jié)合50百萬瓦的尖峰燃?xì)怆姀S，與10百萬瓦、4,000度電電池儲(chǔ)能設(shè)施，已讓燃?xì)鈾C(jī)組更有效率運(yùn)作，燃?xì)鈾C(jī)組盡量以最有效率的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，而每5~15分鐘上上下下配合電網(wǎng)提供的旋轉(zhuǎn)備轉(zhuǎn)容量(spinningreserve)需求，則由電池去應(yīng)付。

芬蘭陸用和海上動(dòng)力系統(tǒng)公司瓦錫蘭(W?rtsil?)，2017年買下電池儲(chǔ)存軟體公司綠鐵匠(Greensmith)，也一樣正在商用化內(nèi)燃發(fā)電機(jī)與電池混合系統(tǒng)，利用電池讓燃油發(fā)電機(jī)更節(jié)省燃料，提高燃油效率，每年使用的燃料可因此減少6%，也相對(duì)減少了碳排放。

終有一天，當(dāng)電池成本降到一定門檻之下，搭配可再生能源普及，世人可能再也不需要燃?xì)獍l(fā)電，而將跟隨燃煤發(fā)電如今的趨勢，逐漸成為歷史陳跡。值得一提的是，整個(gè)行業(yè)的電池存儲(chǔ)成本在持續(xù)下降：2010~2016年，其下降了73%，即每KWh從1000美元減少到了273美元。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，到2025年的時(shí)候，這一成本會(huì)進(jìn)一步下探到69.5美元/KWh。

但當(dāng)前電池仍未能達(dá)到能大量取代燃?xì)獾某杀鹃T檻，反而短時(shí)間內(nèi)，電池與燃?xì)獍l(fā)電還可以達(dá)成「互利共生」，彼此和平共處，但這樣的和平能維持多久，就很難說了。