如今，隨著消費(fèi)者對(duì)能源需求的增長和變化，管理電網(wǎng)需求變得日益復(fù)雜。新的分布式能源正在以更快的速度開發(fā)和整合，而可再生能源發(fā)電及其上網(wǎng)運(yùn)營速度超出了人們預(yù)期。所有這些因素使得公用事業(yè)公司在需要的時(shí)間和地點(diǎn)方面滿足電網(wǎng)需求變得更具挑戰(zhàn)性。
隨著電力系統(tǒng)越來越多地采用可再生能源，并逐漸淘汰化石燃料發(fā)電，儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)成為解決分布式可再生能源快速增長和變化的一種解決方案。因此，儲(chǔ)能部署的增長是由市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，并且美國聯(lián)邦政府和越來越多的州政府也在鼓勵(lì)和監(jiān)管這種增長。
2018年初，美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)(FERC)發(fā)布了第841號(hào)命令，要求美國區(qū)域輸電組織和獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商消除電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在批發(fā)市場(chǎng)中的參與障礙。美國能源部推出了一項(xiàng)3000萬美元資助項(xiàng)目，用于資助長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的研究項(xiàng)目。截至2019年6月，由加利福尼亞州、馬薩諸塞州、紐約州為首的15個(gè)州制定了儲(chǔ)能政策，旨在通過鼓勵(lì)進(jìn)一步開發(fā)和整合儲(chǔ)能新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)積極的碳減排目標(biāo)。
調(diào)研機(jī)構(gòu)Navigant Research公司的一份調(diào)查報(bào)告指出，“隨著可變輸出可再生能源的快速增長，電網(wǎng)穩(wěn)定性和效率的問題對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營商來說變得更加顯著，因此用戶對(duì)部署長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的興趣正在上升。”
放電4小時(shí)或更長時(shí)間的儲(chǔ)能系統(tǒng)通常被稱為長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)。目前，市場(chǎng)上有多種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。一種經(jīng)過多年驗(yàn)證的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)是熱儲(chǔ)能(TES)。與鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)相比，熱儲(chǔ)能(TES)系統(tǒng)增加了使用時(shí)間的靈活性，具有更大的容量和更長的放電周期。例如，在商業(yè)和工業(yè)(C&I)領(lǐng)域中的冷凍食品倉庫中熱儲(chǔ)能(TES)系統(tǒng)的裝機(jī)容量為350～500kW，每周6天運(yùn)營，其平準(zhǔn)化電力成本(LCOE) 低于每千瓦時(shí)2美分。
僅在美國就有2,200多個(gè)冷藏倉庫、40,000多個(gè)超市和620,000多家存放冷凍食品的餐館，這種冷鏈對(duì)于工業(yè)負(fù)荷要求最高，是美國第三大電力消費(fèi)用戶。在單個(gè)商用冷凍設(shè)施中(平均面積為15,000平方英尺)，熱儲(chǔ)能(TES)設(shè)施能夠存儲(chǔ)100kW以上的電能，并放電5小時(shí)(接近600kWh)。在單個(gè)工業(yè)冷凍設(shè)施中(平均面積為100,000平方英尺)，熱儲(chǔ)能(TES)系統(tǒng)可存儲(chǔ)近400kW的電能，并放電10小時(shí)(接近3.8MWh)。
熱儲(chǔ)能(TES)系統(tǒng)通常由兩個(gè)非機(jī)械組件組成：基于云計(jì)算的控制和監(jiān)控系統(tǒng)以及相變材料(PCM)的密封蓄熱單元。該系統(tǒng)可快速輕松地安裝在現(xiàn)有的商業(yè)和工業(yè)(C&I)設(shè)施中，無需額外空間，可延長冷凍機(jī)的使用壽命，無往返效率損失，可回收100%能量。其平準(zhǔn)化電力成本(LCOE)低于每千瓦時(shí)2美分，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的鋰離子電池儲(chǔ)能(每千瓦時(shí)約為19美分)。
美國各地的一些公用事業(yè)公司都在積極采用熱儲(chǔ)能(TES)技術(shù)。例如，馬薩諸塞州Eversource公司部署的一個(gè)需求管理項(xiàng)目為了滿足4小時(shí)的峰值需求，部署8個(gè)熱儲(chǔ)能(TES)系統(tǒng)。
另一個(gè)由加州公用事業(yè)委員會(huì)新興技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(huì)與圣地亞哥天然氣和電力公司合作部署的公用事業(yè)項(xiàng)目位于圣地亞哥食品倉庫，該項(xiàng)目與現(xiàn)場(chǎng)太陽能發(fā)電設(shè)施配套部署。其運(yùn)營結(jié)果為：電網(wǎng)夜間能耗降低95%，制冷能耗每年減少39%。
隨著越來越多的可再生能源發(fā)電設(shè)施并入電網(wǎng)，以及清潔能源的選擇得到監(jiān)管和激勵(lì)，長時(shí)儲(chǔ)能的重要性將繼續(xù)提高。而熱儲(chǔ)能系統(tǒng)為能源密集型行業(yè)提供了極低平準(zhǔn)化電力成本(LCOE)，相信這種獨(dú)特的儲(chǔ)能技術(shù)在未來將得到更廣泛的部署。
