想象一下，如果未來的大部分能源需求通過太陽能和風(fēng)能來滿足。那么在夜晚或風(fēng)力不足的時(shí)候?qū)?huì)面臨嚴(yán)重的電力不足。除非未來的電力系統(tǒng)成為一個(gè)巨大的“超級(jí)電網(wǎng)”，全球各地連接大量的電力線路，當(dāng)某地電力不足時(shí)，另一個(gè)地方可以即時(shí)供應(yīng)。隨著新興技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，電池儲(chǔ)能技術(shù)可能徹底改變?nèi)藗兩a(chǎn)和消費(fèi)電力的方式。

傳統(tǒng)上，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)被認(rèn)為過于昂貴并且無法為電網(wǎng)公用事業(yè)部門和客戶提供充足的電能。然而，這種經(jīng)濟(jì)學(xué)正在迅速變化。隨著電動(dòng)汽車成為市場主流，法國、中國和英國等全球主要的經(jīng)濟(jì)體逐步淘汰使用汽油和柴油的車輛，市場對(duì)鋰離子電池的需求激增。與此同時(shí)，在美國的加利福尼亞，太陽能發(fā)電如今為近500萬個(gè)住宅用戶提供電力，當(dāng)?shù)氐淖≌凸檬聵I(yè)運(yùn)營商提供的電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能項(xiàng)目正在降低能源成本。

最近發(fā)表在《自然能源》雜志(Nature Energy)上發(fā)布的一份研究報(bào)告中指出，儲(chǔ)能價(jià)格上比太陽能發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電下降得更快。這個(gè)研究模擬了太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)組合在未來發(fā)生的各種情況，并展示了這些系統(tǒng)在電網(wǎng)方面如何與化石燃料發(fā)電廠開展競爭。在研究和開發(fā)方面的公共投資和私有投資對(duì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)至關(guān)重要，但美國聯(lián)邦預(yù)算提案中資金不足，這可能對(duì)尋找低成本解決方案讓電網(wǎng)更加清潔受到嚴(yán)重影響，不利于環(huán)境保護(hù)和公共健康。

如今在加利福尼亞州，許多住戶的住宅安裝太陽能電池板，連接電網(wǎng)的發(fā)電廠不必生產(chǎn)太多電力，可以通過關(guān)閉一些傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)來節(jié)省能源。然而，一旦大多數(shù)人晚上用電，而太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電不足時(shí)，加利福尼亞州的電網(wǎng)運(yùn)營商將面臨兩難選擇：如何應(yīng)對(duì)不斷增長的電力需求，從而減少電網(wǎng)電力使用量?天然氣峰值發(fā)電廠通常被要求提供備用電源，并保持電網(wǎng)可靠性以防止可能的電力中斷。然而，與聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的電力相比，天然氣發(fā)電效率偏低。

特斯拉公司Powerwall電池目前的價(jià)格約為350美元/千瓦時(shí)。對(duì)于許多客戶來說，其價(jià)格仍然是遙不可及。然而，美國能源部在2020年之前設(shè)定了100美元/千瓦時(shí)電池儲(chǔ)能的目標(biāo)。這是可以實(shí)現(xiàn)的。研究發(fā)現(xiàn)，鋰離子電池的價(jià)格從20世紀(jì)90年代初每千瓦時(shí)10,000美元下降到幾百美元，其創(chuàng)新的步伐令人印象深刻。

電池儲(chǔ)能的一個(gè)例子在于低估了太陽能發(fā)電的潛力。過去十年中太陽能電池板的安裝量大大超過了專家預(yù)測。而為了充分利用電力，人們需要開展投資研究，以降低儲(chǔ)能成本，以便隨時(shí)使用太陽能或風(fēng)能。

特斯拉公司采用鋰離子電池的故事并不是唯一的例子。德國柏林計(jì)劃在安裝一個(gè)功率為120兆瓦的液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，以支持風(fēng)能和太陽能的發(fā)展。加利福尼亞州已經(jīng)制定了美國電網(wǎng)的第一個(gè)“儲(chǔ)能任務(wù)”政策，要求公用事業(yè)公司到2020年采購1.325 GW的儲(chǔ)能產(chǎn)品，并且有多種儲(chǔ)能選擇，并不限于鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。人們?cè)谖磥砜赡軙?huì)看到配電系統(tǒng)將部署小型飛輪提供短時(shí)間的電力，并與液流電池相結(jié)合，提供多小時(shí)儲(chǔ)能，可在電力高峰需求期間為辦公樓或數(shù)據(jù)中心供電。

想象一下，如果人們可以使用太陽能和風(fēng)能而不必考慮是否供應(yīng)不足的話，那么就可能完全淘汰化石燃料的發(fā)電廠。這提供了一種低碳的電力選擇，它比煤炭發(fā)電或天然氣發(fā)電環(huán)保，并且使用可以按需控制的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，同時(shí)可以在幾秒鐘內(nèi)響應(yīng)。

但這說起來容易做起來難。為什么沒有采用儲(chǔ)能系統(tǒng)?正如研究表明的那樣，這種選擇需要具有財(cái)務(wù)可行性，人們?cè)诓渴鸷娃D(zhuǎn)型低碳技術(shù)方面需要獲得創(chuàng)新和投資。