中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：到 2021 年底，美國(guó)電網(wǎng)側(cè)總裝機(jī)容量達(dá)到 1,144 GW. 其中既包括具有 130 年歷史的水壩，也有全新的風(fēng)機(jī)和附帶電池儲(chǔ)能的光伏。安裝所有這些發(fā)電設(shè)施歷時(shí)一個(gè)多世紀(jì)。而今天，電力行業(yè)希望再次安裝幾乎相同的容量。
勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在對(duì)電網(wǎng)側(cè)光伏電站的年度調(diào)查中， 分析了來自七個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商和 35 家公用事業(yè)公司的數(shù)據(jù)，以了解有多少待接入電網(wǎng)的新能源。事實(shí)上，這些公司總的光伏安裝容量已經(jīng)達(dá)到全美電力負(fù)荷的 85%. 研究發(fā)現(xiàn)等待并網(wǎng)的潛在的新能源發(fā)電或儲(chǔ)能容量已達(dá)到 1 TW. 從這個(gè)角度來看，最早在今年某個(gè)時(shí)候，全世界的太陽能裝機(jī)容量就會(huì)達(dá)到1TW.
伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)描述了太陽能在美國(guó)的發(fā)展——從起步到技術(shù)成熟，再到其作為一個(gè)日益成熟的行業(yè)。
首先，在美國(guó)，規(guī)劃的新發(fā)電設(shè)施大部分都是可再生能源。2014 年，美國(guó)所有互聯(lián)電網(wǎng)待建發(fā)電資產(chǎn)總量約為 325 GW，其中 14% 為太陽能。今天，這個(gè)數(shù)字是 1,450 GW（包含儲(chǔ)能），其中 46% 是太陽能。
按照勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的說法是，這里有一個(gè)重要的前提：“并非所有這些項(xiàng)目最終都會(huì)建成！” 即使是在全美大陸范圍內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模電力傳輸，目前的電網(wǎng)也沒有足夠的空間消納全部這些資源。然而，雄心勃勃的計(jì)劃很重要。隊(duì)列中的每一項(xiàng)待建發(fā)電資產(chǎn)都需要資金和時(shí)間。
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太陽能優(yōu)先
圖1. 美國(guó)按資源類型劃分的待建資產(chǎn)隊(duì)列（2021 年底），單位：GW. 注意：并不是所有這些項(xiàng)目最終都會(huì)建成。圖片來源：勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
電池儲(chǔ)能很顯然受到光伏項(xiàng)目開發(fā)商的青睞，盡管這種青睞因地區(qū)而異。加州規(guī)劃中的太陽能發(fā)電容量中超過 95% 配有儲(chǔ)能。儲(chǔ)能項(xiàng)目在遙遠(yuǎn)的西部和美國(guó)陽光明媚的東南部盛行；大西洋中部和中西部的則較少。盡管如此，除了紐約州和平原州（指貫穿美國(guó)大陸中部的若干個(gè)州）之外，其他主要地區(qū)都計(jì)劃在新建太陽能項(xiàng)目中至少配置 20% 的儲(chǔ)能。
換句話說：在陽光明媚的市場(chǎng)，可再生能源發(fā)電的滲透率已經(jīng)很高，新的太陽能項(xiàng)目或多或少地需要使用儲(chǔ)能。在東南部或德克薩斯州，這個(gè)決定可能并不容易執(zhí)行（共和黨執(zhí)政區(qū)域），但我敢保證它也一樣要這樣做。
02
西部大力發(fā)展電池儲(chǔ)能
圖2. 待建項(xiàng)目中具有儲(chǔ)能的太陽能資產(chǎn)，占項(xiàng)目總數(shù)的百分比。按照互聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行的分類，加州電網(wǎng) CAISO；得克薩斯電網(wǎng) ERCOT；中部大陸電網(wǎng) MISO；東部電網(wǎng) PJM；東北電網(wǎng) ISO-NE；西南電網(wǎng) SPP；紐約州電網(wǎng) NYISO. 圖片來源：勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
在原始產(chǎn)能數(shù)據(jù)下，伯克利實(shí)驗(yàn)室還觀察到一些趨勢(shì)，表明市場(chǎng)正在成熟并繼續(xù)創(chuàng)新。
這些趨勢(shì)是新項(xiàng)目將轉(zhuǎn)移到陽光不太強(qiáng)烈的地區(qū)。2013 年，美國(guó)太陽能項(xiàng)目的“全球水平輻照度 GHI”（衡量一個(gè)地區(qū)接收多少陽光的技術(shù)方法）達(dá)到頂峰。這并不令人意外。擁有最好太陽能資源的項(xiàng)目地點(diǎn)在幾年前就被搶購(gòu)一空，許多項(xiàng)目已經(jīng)開發(fā)完畢。隨著市場(chǎng)從西南沙漠和加利福尼亞等高輻照度地點(diǎn)轉(zhuǎn)移到東南部、大西洋中部、中西部和東北部，太陽能強(qiáng)度必然下降。
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太陽輻照的峰值
圖3. 美國(guó)電網(wǎng)側(cè)光伏項(xiàng)目長(zhǎng)期“平均全球水平輻照度 GHI”，按項(xiàng)目投運(yùn)的年份統(tǒng)計(jì)。圖片來源：勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
盡管圖 3 展示的平均峰值在下降，但美國(guó)太陽能發(fā)電量自平均 GHI 達(dá)到峰值以來并未顯著降低。2013 年開始運(yùn)營(yíng)的項(xiàng)目的平均容量系數(shù)（衡量發(fā)電量與最大潛在年產(chǎn)量相比）為 25.1%；2020年為24.8%.
其主要原因是高原因素（這個(gè)非常好?。Ａ硗?，幾乎每個(gè)大型太陽能項(xiàng)目都安裝了太陽跟蹤系統(tǒng)，從而提高了容量系數(shù)。
第二個(gè)是項(xiàng)目業(yè)主提高了他們的“逆變器負(fù)載率”——基本上，業(yè)主都會(huì)將太陽能逆變器設(shè)置在比標(biāo)稱容量更大的功率運(yùn)行。這是一個(gè)功能，而不是錯(cuò)誤應(yīng)用，因?yàn)槟孀兤髟试S在波動(dòng)較小的情況下，超出一定的額定輸出功率運(yùn)行。
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陽光充沛的高原
圖4. 美國(guó)電網(wǎng)側(cè)太陽能容量系數(shù)，按項(xiàng)目投運(yùn)的年份統(tǒng)計(jì)。圖片來源：勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
伯克利實(shí)驗(yàn)室對(duì)太陽能的年度回顧是對(duì)過去十年該行業(yè)取得的進(jìn)展進(jìn)行的有價(jià)值的評(píng)估。仔細(xì)閱讀它，你會(huì)感受到它不僅僅是對(duì)太陽能行業(yè)，也是對(duì)未來的一瞥。用一個(gè)詞來描述未來，那就是“電池儲(chǔ)能”。重要的不僅僅是新建項(xiàng)目中的電池容量，還有配置的位置和配置的原則。
在加利福尼亞，42% 的新建風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目包括電池儲(chǔ)能——而在德克薩斯州，27% 的燃?xì)獍l(fā)電也包括電池儲(chǔ)能。電池儲(chǔ)能范圍在持續(xù)擴(kuò)大，在勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的下一份報(bào)告中我們會(huì)繼續(xù)關(guān)注。?
