如果没有特斯拉的电池,电网可能会失灵

如果没有特斯拉的电池,电网可能会失灵

随着商业和家庭屋顶太阳能电池板的数量成倍增加,美国的电网正承受着一种从未设计过的电力负荷:双向电力传输。

纳维甘特研究公司(Navigant research)首席研究分析师阿妮丝•德哈姆纳(Anise Dehamna)说:“世界上没有任何一个电网系统是为此而设计的。”每一个电网都是为单向的能源流动而设计的——从传输到分配再到最终用户。”

通过双向电力传输,公用事业公司仍然向用户发送电力,但是通过太阳能电池板,用户可以将多余的电力发送回公用事业公司。

由于电网是以自下而上的方式有机地发展起来的,与中央协调的总体规划相反,电网的设计并不是为了承担双向电力负荷。随着智能电表等新能源技术的出现,美国的公用事业正面临着一个地区接一个地区的基础设施升级,成本高昂。据德哈姆纳介绍,电池储能在一定程度上缓解了电网的峰值负荷需求,同时提高了整个系统的效率。

爱迪生电力研究所2008年估计,到2030年,美国电力公用事业行业需要进行1.5万亿至2万亿美元的基础设施总投资,其中输配电预计将占约9000亿美元。

锂离子电池系统已成为家庭和公用事业的实际标准,就像特斯拉计划在本周宣布的那样,它将使通过风能和太阳能等可再生能源发电的电力能够就地储存。

储能的增长将由锂离子电池技术引领,锂离子电池技术已成为事实上的标准。

储存在电池系统中的电力可以在工作日的高峰负荷时段使用,以减少对电网的消耗。当可再生能源系统不能产生电力时,也可以使用电池容量,例如在夜间和恶劣天气。这也减少了电网需求。

配电网的新兴技术,包括数字“智能”电表、太阳能等分布式能源以及更广泛的总体客户参与度,带来了技术和政策挑战。

在太阳能和风能增长速度比其他地区更快的地区,公用事业公司已经在努力应对“回流”的后果,即电力从分布式可再生能源发电系统销售回电网公用事业公司。

白宫上周发布的首次“四年期能源评估”报告呼吁对美国老化的能源基础设施进行“重大改变”,包括早就应该升级美国电网,以跟上不断变化的能源需求。

2014年,可再生能源占新增发电装机容量的一半,天然气发电机组占其余大部分。煤炭和石油消费持平。2008年至2014年间,风能发电量增长了3.3倍,太阳能发电量增长了20多倍。

以夏威夷为例,12%的家庭安装了太阳能电池板,这是迄今为止美国各州最多的一个。居民们向电网倾倒了太多多余的电,以至于难以处理增加的容量。夏威夷电力公司说,回流会破坏系统的稳定。

德国的居民用户80%的时间使用分布式可再生能源,20%的时间使用电网电力,同时也在为陈旧的公用电网的回流问题而挣扎。

2014年部署新太阳能发电能力的前10个州。

美国在2014年安装了6201兆瓦的太阳能光伏发电系统,767兆瓦的集中太阳能发电系统达到了20吉瓦的总装机容量,足以为400万个美国家庭供电。2014年,32%的新增发电量来自太阳能,根据2014年全国太阳能就业普查,太阳能行业目前拥有近17.5万名员工。

埃森哲的一份报告显示,到2025年,由于新能源技术的发展,电网的能源需求可能下降15%以上。

特斯拉已经在330个家庭中试用了它的消费电池,主要是在加利福尼亚州。这些电池在去年的一次会议上展出,可储存10千瓦时的电能。特斯拉还向企业展示了400千瓦时的电池。据美国能源信息署(U.S.Energy Information Administration)统计,美国家庭平均每月用电量约为900千瓦时。

特斯拉的家用电池宽2.5英尺,高3英尺,起始零售价为1.3万美元。然而,国家能源效率回扣可以将这一成本削减一半。

特斯拉的电池系统,由左侧的电池单元组成,旁边是一个逆变器和用于监控和管理电源的设备。

特斯拉在为家庭和企业提供电池技术方面处于独特地位,因为其首席执行官埃隆·马斯克同时也是美国最大的住宅太阳能系统供应商SolarCity的董事长。SolarCity可以提供光伏和电池系统的捆绑包。而且,特斯拉已经有系统来调节汽车的功率输出,这是分布式储能系统的关键功能。

SolarCity已经拥有为客户提供融资选择的经验,包括帮助他们找到政府补贴和签订租赁合同,因为预计特斯拉的住宅电池系统价格将很高,至少最初是这样。

Dehamna称,消费级电池系统的平均成本在13000美元到20000美元之间。

SolarCity与松下合作生产锂离子电池,并刚刚与Nest labs(Nest Learning恒温器的制造商)建立了合作关系,Nest labs根据业主或企业使用模式来调节电力。

加州首批10000名新客户在SolarCity注册后,将免费安装Nest恒温器。

特斯拉的电池动力系统也瞄准了商业领域,与沃尔玛和嘉吉等客户签约。

特斯拉和其他希望垄断13亿美元储能市场的公司将不仅仅是销售电池。储能系统包括网关设备、电源逆变器以及监控和管理软件。

特斯拉远不是唯一一家进入储能市场的公司。去年,SolarEdge Technologies和Enphase都宣布了将锂离子家庭电池引入太阳能管理系统的计划。

GTM Research估计,到2019年,美国储能管理系统市场将增长10倍,为该领域的参与者创造了一个重要机会。

GTM Research 3月份的一份报告显示,到2019年,可再生能源市场价值将达到15亿美元,约为2014年的11倍。

市场研究公司Technavio本周发布的一份报告指出,未来四年,热能存储市场预计将以每年18.7%的速度增长。预计到2019年,以美国和西班牙为首的储能市场规模将达到13亿美元。

Enphase的锂离子电池将由日本伊利电力公司生产,预计将于今年下半年上市。电池的尺寸大约为1立方英尺,提供1.2千瓦时的电能(kWh)。与此相反,据报道,特斯拉的消费级电池的容量为10千瓦时,高达200千瓦时的实用级型号。

Enphase的1.2千瓦时电池将于今年下半年上市。

Enphase通过销售微型逆变器在太阳能市场上占据一席之地。该公司已经出货720万台微型转换器,与光伏系统一起安装。微型转换器和逆变器一样,用于将太阳能电池板的直流电(DC)转换成家庭和商业系统使用的更安全的交流电(AC)。

Enphase存储产品线的高级主管Greg Wolfson说,尽管最近的焦点一直集中在电池技术上,但电源管理对于任何分布式可再生能源系统来说都是至关重要的。

由于电力是由屋顶太阳能电池板产生的,因此必须与来自公用电网的电力平衡。除了电池和逆变器外,电池系统还将包括运行复杂电源监控和管理软件的硬件设备。

沃尔夫森说:“这是一种系统方法。Enphase计划将其电池作为模块化系统的一部分进行销售,该系统可以随着需求的增长而扩展。例如,一个家庭可以从一个电池开始,随着时间的推移可以扩展到两个、三个甚至五个电池。

沃尔夫森说:“当一个家庭增加更多的光伏发电,公用事业费率提高或房主增加一个热水浴缸,他们可以增加电池的数量。”。