加州模式代表電網(wǎng)的未來(lái)？

英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》今日撰文以 加州為例，分析了巨型電池如何開(kāi)啟能源革命。白天，太陽(yáng)能為加州提供大部分電力，但夜晚則完全是另一個(gè)故事。電池提供了答案。它們?cè)谔?yáng)落山、需求上升時(shí)釋放能量。文章認(rèn)為，這是一個(gè)可能成為全球電網(wǎng)藍(lán)圖的模式。文章全文如下。

一

巨型電池如何開(kāi)啟能源革命

2020年八月中旬一個(gè)悶熱的日子，隨著夜幕降臨，加利福尼亞州本已緊張的電網(wǎng)不堪重負(fù)。在強(qiáng)烈的熱浪中，因空調(diào)使用量激增而加劇的電力需求飆升，迫使該州電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商啟動(dòng)了兩天的輪流停電。無(wú)法滿足晚間高峰時(shí)段的用電需求，導(dǎo)致超過(guò)80萬(wàn)戶家庭斷電長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)半小時(shí)。

這是加利福尼亞近20年來(lái)首次發(fā)生此類停電事件，引發(fā)了人們對(duì)該州依賴間歇性可再生能源的質(zhì)疑。

此次事件的后果刺激了巨型電池開(kāi)發(fā)的繁榮。在州政策的推動(dòng)下，加利福尼亞的電池儲(chǔ)能容量已增長(zhǎng)兩倍多，達(dá)到1300萬(wàn)千瓦，并計(jì)劃到2027年再增加860萬(wàn)千瓦。

如今，當(dāng)廉價(jià)、充足的太陽(yáng)能電力在午間涌入電網(wǎng)時(shí)，數(shù)百個(gè)電池裝置將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，并在人們下班回家、用電需求和電價(jià)飆升的晚間放電。這支撐了電網(wǎng)，延長(zhǎng)了該州對(duì)可再生能源的使用時(shí)間，并減少了對(duì)化石燃料的依賴。

負(fù)責(zé)該州大部分地區(qū)電力調(diào)度的加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商總裁埃利奧特·邁因策表示，2020年的停電是“一個(gè)明確的行動(dòng)號(hào)召”，電池“為電網(wǎng)容量增加了一個(gè)全新的維度”。加州已成為電池儲(chǔ)能革命的中心，世界各地都在效仿這一范例。能源研究公司BNEF的數(shù)據(jù)顯示，全球電池儲(chǔ)能容量預(yù)計(jì)今年將增長(zhǎng)67%，達(dá)到617吉瓦時(shí)，到2035年將增長(zhǎng)十倍。

美國(guó)和中國(guó)主導(dǎo)著這一市場(chǎng)，按功率容量計(jì)算，約占全球項(xiàng)目的70%。電池在澳大利亞和英國(guó)也扮演著日益重要的角色，從智利到沙特阿拉伯等國(guó)也紛紛宣布計(jì)劃加大部署力度。

目前儲(chǔ)能中使用的大多數(shù)電池能夠以滿功率輸出的最長(zhǎng)時(shí)間為2到4小時(shí)，這意味著它們的應(yīng)用程度因地區(qū)和電力系統(tǒng)而異。作為一種相對(duì)較新的電網(wǎng)技術(shù)，它們還面臨著政策不確定性和市場(chǎng)障礙。

但是，由耗能巨大的AI數(shù)據(jù)中心推動(dòng)的電力需求增長(zhǎng)、對(duì)電網(wǎng)可靠性的擔(dān)憂以及可再生能源供應(yīng)過(guò)剩，都意味著電池有望成為全球能源系統(tǒng)中的關(guān)鍵一環(huán)，尤其是在其成本急劇下降的情況下。

Ember的數(shù)據(jù)顯示，2025年上半年，全球可再生能源發(fā)電量超過(guò)了煤炭，凸顯了太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電的巨大增長(zhǎng)。能源智庫(kù)RMI的分析師達(dá)安·沃爾特表示，這只會(huì)增加相對(duì)滯后的儲(chǔ)能解決方案的重要性。

沃爾特將正在進(jìn)行的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型比作一場(chǎng)“農(nóng)業(yè)革命”，而電池是其關(guān)鍵組成部分。“我們正從一個(gè)追蹤和采集化石燃料的時(shí)代，過(guò)渡到一個(gè)可以就地收獲可再生電力的時(shí)代。”

二

技術(shù)革命

大宗商品數(shù)據(jù)集團(tuán)Benchmark Mineral Intelligence的研究主管約拉·休斯表示，電池設(shè)計(jì)的突破在提高效率方面發(fā)揮了重要作用。

“這些進(jìn)步，加上原材料價(jià)格的下降，顯著改善了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，”她說(shuō)，并補(bǔ)充道，全球電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的平均價(jià)格在過(guò)去兩年中下降了一半以上。

鋰離子電池的成本也在下降——自2010年以來(lái)下降了90%。能源咨詢公司Rystad的研究副主管阿爾喬姆·阿布拉莫夫表示，這一下降趨勢(shì)可能會(huì)持續(xù)。

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的20英尺儲(chǔ)能集裝箱裝滿數(shù)百個(gè)強(qiáng)大電池，過(guò)去能提供3-4兆瓦時(shí)的電量。現(xiàn)在通常能提供5-6兆瓦時(shí)，多家供應(yīng)商正在開(kāi)發(fā)10兆瓦時(shí)的集裝箱——足以供應(yīng)約3萬(wàn)戶英國(guó)家庭一小時(shí)的用電量。這項(xiàng)創(chuàng)新催生了一波電池農(nóng)場(chǎng)的建設(shè)浪潮。2022年，全球只有一個(gè)千兆瓦時(shí)級(jí)別（定義為容量至少為1吉瓦時(shí)，能夠供應(yīng)約300萬(wàn)英國(guó)家庭一小時(shí)用電）的設(shè)施在運(yùn)行。如今，這樣的站點(diǎn)已有42個(gè)。

未來(lái)幾年，將有五倍數(shù)量的千兆瓦時(shí)級(jí)項(xiàng)目投入使用，包括在英國(guó)、荷蘭、智利和菲律賓。上月，特斯拉——全球前五大電池儲(chǔ)能系統(tǒng)制造商中唯一的非中國(guó)公司——發(fā)布了Megablock，這是一種大型電池系統(tǒng)，該公司稱這將顯著縮短安裝時(shí)間并降低建設(shè)成本。

Megablock將在特斯拉工廠內(nèi)建造和預(yù)封裝，其設(shè)計(jì)減少了電氣連接的數(shù)量。能源和充電業(yè)務(wù)副總裁邁克·斯奈德在拉斯維加斯的發(fā)布會(huì)上表示，Megablock將使特斯拉能夠在20個(gè)工作日內(nèi)安裝1吉瓦時(shí)的儲(chǔ)能容量，相當(dāng)于“在不到一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)為40萬(wàn)戶家庭供電”。一周后，中國(guó)電動(dòng)汽車巨頭兼電池制造商比亞迪宣布了其新的Haohan電池系統(tǒng)，在尺寸調(diào)整后，其功率是特斯拉Megablock的兩倍。

中國(guó)在全球電池產(chǎn)量中占比超過(guò)四分之三，在儲(chǔ)能熱潮中扮演了關(guān)鍵角色。在政府支持下，中國(guó)企業(yè)通過(guò)大規(guī)模生產(chǎn)降低了成本。

中國(guó)國(guó)內(nèi)需求也在飆升，伯恩斯坦預(yù)計(jì)，到2025年底，需求將同比增長(zhǎng)90%，達(dá)到335吉瓦時(shí)——這打破了在經(jīng)歷了數(shù)月新電價(jià)規(guī)則不確定性后僅會(huì)小幅增長(zhǎng)的預(yù)期。伯恩斯坦的數(shù)據(jù)顯示，在數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車和空調(diào)用電帶來(lái)的強(qiáng)勁電力消費(fèi)增長(zhǎng)，以及國(guó)家長(zhǎng)期用可再生能源替代煤炭的推動(dòng)下，預(yù)計(jì)到2030年，中國(guó)的電池儲(chǔ)能需求將達(dá)到652吉瓦時(shí)，年復(fù)合增長(zhǎng)率為14%。

悉尼智庫(kù)“氣候能源金融”的中國(guó)專家卡羅琳·王表示，儲(chǔ)能已成為中國(guó)綠色轉(zhuǎn)型的“關(guān)鍵部分”。“他們?cè)谶^(guò)去十年中增加了大量的太陽(yáng)能和風(fēng)能，現(xiàn)在出現(xiàn)了一些間歇性和電網(wǎng)穩(wěn)定性的問(wèn)題——儲(chǔ)能被視為關(guān)鍵的解決方案。”

王補(bǔ)充說(shuō)，受益于持續(xù)的政策支持和面臨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)電池制造商正在投資能夠存儲(chǔ)更多能量的選項(xiàng)，例如固態(tài)電池。如果實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，這可能會(huì)提高儲(chǔ)能設(shè)施的效率。

在美國(guó)，特朗普對(duì)可再生能源的激進(jìn)抵制可能會(huì)減緩該行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭。但分析師預(yù)計(jì)，電池成本的大幅下降和儲(chǔ)能需求的結(jié)合，意味著項(xiàng)目仍將繼續(xù)建設(shè)。

標(biāo)普全球的數(shù)據(jù)顯示，受德克薩斯州激增的推動(dòng)，美國(guó)電池儲(chǔ)能容量在今年上半年躍升了63%。

能源咨詢公司伍德麥肯茲的全球儲(chǔ)能主管艾莉森·韋斯在上月的一次會(huì)議上表示，隨著數(shù)據(jù)中心和制造業(yè)需求的增長(zhǎng)，她預(yù)計(jì)部署將保持在高位。

三

商業(yè)模式

巨型電池提供各種服務(wù)，從平衡供需到在緊急情況下重啟系統(tǒng)，這使得它們能夠獲得多種收入來(lái)源。

“電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和公用事業(yè)公司看重電池的是靈活性，”總部位于科羅拉多州的非營(yíng)利組織RMI的董事總經(jīng)理馬克·戴森說(shuō)。“它們可以像一把瑞士軍刀，在電網(wǎng)需要的時(shí)候和地點(diǎn)，做任何需要做的事情。”

四月份，一場(chǎng)由電壓激增引發(fā)的停電導(dǎo)致西班牙和葡萄牙近6000萬(wàn)人失去電力。作為應(yīng)對(duì)措施的一部分，西班牙政府正試圖修改法規(guī)，讓電池所有者可以通過(guò)幫助穩(wěn)定電網(wǎng)電壓來(lái)獲得收入，這是幾項(xiàng)關(guān)鍵服務(wù)之一。在英國(guó)等市場(chǎng)，電池運(yùn)營(yíng)商還可以因隨時(shí)待命，在供應(yīng)緊張時(shí)提供重要的備用容量而獲得報(bào)酬。

但隨著可再生能源變得越來(lái)越豐富，電池所有者的主要機(jī)會(huì)是以低成本購(gòu)買電力，并在價(jià)格上漲時(shí)將其賣回電網(wǎng)。電價(jià)波動(dòng)非常劇烈——當(dāng)可再生能源發(fā)電過(guò)多時(shí)，電價(jià)會(huì)下跌，而當(dāng)供應(yīng)短缺時(shí)，電價(jià)會(huì)急劇上漲。在日照或風(fēng)力特別充足的時(shí)段，電價(jià)甚至可能跌至負(fù)值，這時(shí)生產(chǎn)商必須支付給批發(fā)客戶或儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商，讓他們接收多余的電力，或者自己關(guān)停機(jī)組。

今年，有幾個(gè)歐洲國(guó)家的批發(fā)電價(jià)（非大多數(shù)消費(fèi)者支付的零售電價(jià)）出現(xiàn)負(fù)值的小時(shí)數(shù)創(chuàng)下了紀(jì)錄。西班牙夏季近三分之一的電力供應(yīng)來(lái)自太陽(yáng)能，今年其電價(jià)低于零的小時(shí)數(shù)超過(guò)了500小時(shí)，而在2024年之前從未出現(xiàn)過(guò)這種情況。電池運(yùn)營(yíng)商可以利用這些低價(jià)——在電力便宜時(shí)儲(chǔ)存能量，在電力昂貴時(shí)重新分配——大型公司現(xiàn)在正對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行大量投資。全球最大的大宗商品供應(yīng)商之一托克公司，現(xiàn)在與IFM Investors管理的基金共同擁有電池儲(chǔ)能和可再生能源開(kāi)發(fā)商N(yùn)ala Renewables 50%的股份。競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手維托爾通過(guò)其美國(guó)子公司VC Renewables以及其支持的英國(guó)公司VPI Vitol投資電池。

四

陽(yáng)光地帶與瓶頸

能源轉(zhuǎn)型委員會(huì)的研究顯示，在“陽(yáng)光地帶”——從印度到墨西哥等擁有理想太陽(yáng)能條件的國(guó)家——電池可以滿足幾乎所有的電力平衡需求。在這些地區(qū)，太陽(yáng)能遵循可預(yù)測(cè)的每日模式，并且季節(jié)間相對(duì)穩(wěn)定，使得電池能夠在日常基礎(chǔ)上發(fā)揮作用。

ETC分析主管埃琳娜·普拉韋托尼表示，這提供了一個(gè)“巨大的經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)”。ETC是一個(gè)全球企業(yè)聯(lián)盟，致力于到2050年實(shí)現(xiàn)凈零經(jīng)濟(jì)。“太陽(yáng)能與電池的結(jié)合意味著，陽(yáng)光地帶地區(qū)的清潔電力成本可能比當(dāng)今基于化石燃料的系統(tǒng)低50%。”

根據(jù)ETC的報(bào)告，在更依賴風(fēng)力發(fā)電的國(guó)家——如英國(guó)、德國(guó)和加拿大——僅靠電池是不夠的。風(fēng)能穩(wěn)定性較差，而當(dāng)前的電池技術(shù)無(wú)法填補(bǔ)多日的電力缺口。下降的鋰離子電池成本可能使得能夠堆疊更多電池，并供應(yīng)更長(zhǎng)時(shí)間的電力。替代化學(xué)體系的電池，如液流電池或鐵空氣電池，也可能提供連續(xù)多天的儲(chǔ)能。但在這些解決方案具備商業(yè)可行性之前，需要提高效率并大幅降低成本。

最終，其他技術(shù)將是混合能源解決方案的關(guān)鍵部分。普拉韋托尼說(shuō)，這些技術(shù)包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和低利用率燃?xì)廨啓C(jī)。RMI的戴森還建議建設(shè)新的輸電線路和轉(zhuǎn)移需求，以便在可再生能源發(fā)電充足時(shí)使用電力，作為減輕電網(wǎng)壓力的額外方法。

電池可以減少對(duì)更多電力的需求，但它們?cè)谕度脒\(yùn)營(yíng)時(shí)可能面臨挑戰(zhàn)。向可再生能源的轉(zhuǎn)型引發(fā)了并網(wǎng)請(qǐng)求的激增，來(lái)自風(fēng)電場(chǎng)、電池農(nóng)場(chǎng)和太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)，這使運(yùn)營(yíng)商和規(guī)劃者不堪重負(fù)，并造成了大量的積壓。

即使在并網(wǎng)后，電池也并非總能發(fā)揮其全部潛力。英國(guó)的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商將原因歸咎于老舊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和過(guò)時(shí)的電網(wǎng)，導(dǎo)致即使在電池比其他電源更便宜時(shí)也被忽視。

但荷蘭合作銀行的能源轉(zhuǎn)型專家科恩·赫特斯表示，在許多市場(chǎng)中，阻礙投資者的因素是缺乏清晰的長(zhǎng)期政策。

“這些項(xiàng)目的目標(biāo)是運(yùn)行大約15到20年，但如果你只知道未來(lái)1到5年的政策，那就會(huì)造成一個(gè)大問(wèn)題，”他說(shuō), “這給投資者和開(kāi)發(fā)商帶來(lái)了很大的不確定性。”

在一些國(guó)家，電池面臨雙重收費(fèi)，既要從電網(wǎng)取電時(shí)付費(fèi)，在將電能回輸?shù)诫娋W(wǎng)時(shí)也要付費(fèi)。

這說(shuō)明了開(kāi)發(fā)商必須應(yīng)對(duì)復(fù)雜的監(jiān)管和政策框架。美國(guó)有七個(gè)電力批發(fā)市場(chǎng)，每個(gè)市場(chǎng)都有自己的規(guī)則、政策和價(jià)格信號(hào)，而歐盟拼湊式的法規(guī)也帶來(lái)了自身的挑戰(zhàn)。

“目前，在歐洲許多市場(chǎng)，理論上你可以通過(guò)電池進(jìn)行能源交易，建立非常盈利的商業(yè)模式，”Rystad的阿布拉莫夫說(shuō)。“但實(shí)際上，很多項(xiàng)目還處于概念階段——監(jiān)管環(huán)境需要比我們現(xiàn)在所處的位置再進(jìn)化一些。”為了管理風(fēng)險(xiǎn)并鎖定穩(wěn)定的收入來(lái)源，一些開(kāi)發(fā)商轉(zhuǎn)向收費(fèi)協(xié)議，這在德國(guó)新興市場(chǎng)中特別流行。根據(jù)這些合同，開(kāi)發(fā)商將電池的控制權(quán)移交給第三方——通常是擁有廣泛資產(chǎn)組合的大型公用事業(yè)公司或能源公司——以換取固定價(jià)格。

但荷蘭銀行負(fù)責(zé)電池儲(chǔ)能項(xiàng)目融資的麗莎·麥克德莫特相信，“有很多金融創(chuàng)新”旨在最大化該技術(shù)的價(jià)值。

電池農(nóng)場(chǎng)可能面臨當(dāng)?shù)鼐用竦姆磳?duì)，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)是提出的擔(dān)憂之一。故障可能導(dǎo)致快速過(guò)熱，引發(fā)火災(zāi)，釋放有毒氣體且難以撲救。今年早些時(shí)候，加州莫斯蘭丁——世界上最大的電池儲(chǔ)能電站之一——發(fā)生火災(zāi)，燃燒了數(shù)日，導(dǎo)致超過(guò)1000名居民疏散。

但這類事件越來(lái)越罕見(jiàn)：Volta Foundation在2024年的一份報(bào)告發(fā)現(xiàn)，每吉瓦的火災(zāi)或爆炸數(shù)量處于自2016年以來(lái)的最低水平。

專家表示，新的電池裝置通常設(shè)計(jì)有更有效的滅火系統(tǒng)、改進(jìn)的場(chǎng)地布局以及更安全、更防火的電池化學(xué)體系。而且，巨型電池對(duì)電網(wǎng)的重要性日益明顯。

能源分析平臺(tái)Grid Status的數(shù)據(jù)顯示，在加利福尼亞州，今年春夏用電高峰期，電池持續(xù)供應(yīng)了超過(guò)四分之一的電力。斯坦福大學(xué)氣候?qū)W者馬克·雅各布森稱，2025年前8個(gè)月，天然氣發(fā)電量較2023年下降37%。在澳大利亞，幾座電池農(nóng)場(chǎng)正在退役的燃煤電廠廠址建設(shè)。自2024年初以來(lái)，該國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的電池儲(chǔ)能容量增加了兩倍多，并在5月初的晚用電高峰期間，電池供電量首次超過(guò)5%。許多國(guó)家都希望取得類似的成果。

Ember的沃爾特表示，電力是“終極易腐商品”，而電池可以釋放電力的潛力，就像“糧倉(cāng)穩(wěn)定收成，冷藏保鮮食品一樣。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的技術(shù)可能是新的，但其經(jīng)濟(jì)原理與文明本身一樣古老。”

想?yún)⑴c閉門研討活動(dòng)

和線上產(chǎn)業(yè)微信群

請(qǐng)注明公司、職位

添加微信：shizhicyy

視知產(chǎn)研院聚焦科技和新能源

微信公號(hào)已有100萬(wàn)+高質(zhì)量粉絲

添加微信：ishizh_business

加好友請(qǐng)注明合作品牌