美国还需要增加多少发电量才能满足不断增长的用电需求?这是个重要问题,但并非电力行业需要回答的唯一问题。随着数据中心、先进制造业和更广泛的电气化进程推动需求增长,日益凸显的挑战在于如何在需要的时间和地点实现电力供应。

评论观察

新增发电能力可以为系统增添容量,但并不一定能解决输电瓶颈、并网延迟,或本地需求超过可用供应的时段性问题。这使得灵活性变得至关重要。

储能可以在电力系统的多个环节提供灵活性,从公用事业规模的装置,到部署在数据中心及其他关键任务设施的表前侧资源。要充分发挥储能的价值,行业需要摆脱将储能视为单一资产类别的思维方式。不同的电网挑战需要不同的响应时间、放电时长和运行特性,储能策略也应体现这些差异。

为何电网韧性需要更强的灵活性

电力行业正同时应对快速的负荷增长,以及可能需要数年才能扩建完成的基础设施。这种错配十分关键。如果输电基础设施无法将电力输送出去,新增的发电项目对缓解本地瓶颈几乎无济于事。同样,增加发电容量也未必能应对短时极端用电需求,或在情况突变时提供所需的快速响应。储能则提供了另一种选择。

储能有助于弥合电力的可用时间地点与实际需求时间地点之间的差距,这既包括公用事业规模的储能,也包括部署在更靠近负荷端的系统。

随着数据中心、制造工厂、医院及其他大型用电单位加大投资建设更为复杂的现场电力系统,后者的重要性将日益凸显。这些资源将主要满足设施自身的可靠性需求,但在容量允许的情况下,它们也可以在高压力时段向电网反向供电,成为灵活性的另一来源。

储能并非发电或输电投资的替代品,这些投资依然至关重要。不过,在长期项目建设推进的同时,储能可以帮助行业更有效地利用现有基础设施。

不同的储能应用需要不同的电池技术

随着储能作用的扩展,行业也需要摆脱"某一种电池技术将成为通用解决方案"的想法。电网韧性并非单一应用场景。

提供瞬时响应或短时穿越能力的系统,与转移数小时可再生能源发电量的系统,所执行的任务本质上截然不同。在长时间停电期间维持关键运行的设施,又有另一套要求。这些差异在选择电池技术时至关重要。

对于需要可靠高功率性能的短时应用,先进铅酸电池和锂电池等成熟电池技术可以发挥重要作用。而随着放电时长需求的延长,为长时储能设计的技术,包括全钒液流电池,将变得愈发有利。

在某些情况下,最具韧性的解决方案可能需要结合多种电池技术。混合系统可以用一种电池技术应对快速响应需求,用另一种电池技术满足长时用电需求。这种技术中立的方法不强求单一化学体系满足所有需求,而是允许根据实际运行特性设计储能架构。

问题的关键不在于哪种电池化学体系会胜出,而在于哪种技术组合最能满足具体应用的可靠性和韧性要求。

为何本土制造与回收利用至关重要

一套电池系统可能要服役数十年。在此期间,运营商需要确信替换组件、技术专长和服务支持将持续可获得。因此,强大的供应链对于该技术的长期韧性至关重要。

近期的各种供应中断事件表明,过度依赖全球高度集中的关键材料和组件供应链存在风险。对于最终可能支撑关键电网和设施运行的储能系统而言,本土制造能力、材料获取渠道以及完善的回收基础设施,可以减少另一重不确定性来源。

回收利用尤为重要,因为它能为未来的电池生产创造本土材料来源,而不是让行业完全依赖新开采或进口的资源。

铅酸电池行业提供了这一模式的一个成熟范例,该行业拥有成熟的国内回收网络,能够从报废电池中回收材料并重新投入制造环节。随着新型电池技术的规模化发展,构建同样稳健的循环供应链,应当成为行业长期韧性战略的一部分。

围绕更多选项构建韧性

当前出现的电网挑战无法靠单一技术解决。美国将需要增加发电量,扩建输配电基础设施,并持续推进电网现代化改造。大型用电单位也需要更积极主动地管理自身的用电需求。储能可以通过在情况变化时为系统提供更多选项,将这些努力串联起来。

真正具有韧性的电网,最终应是能够适应变化的电网。在技术类型、持续时长和部署位置等多个维度上为系统注入更强的灵活性,将为电网运营商和用电单位提供更多应对之策。

——斯科特·查尔德斯(Scott Childers)系Stryten Energy公司工业与技术副总裁。

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