储能对未来的电网的重要性与局限性

麻省理工学院的最新研究表明，电池储能系统将在未来的电网中发挥关键作用，但是仍然相信，在以可再生能源为主的间歇性电力系统中，电池储能系统的部署也将受到限制。麻省理工学院联合全球变化科学与政策计划联合主任约翰·赖利（John Reilly）解释了原因。

电池储能系统是复杂因素的组合，例如储能容量、连续放电时间、成本。电池能量存储系统可以存储太阳能发电设施提供的电能，以满足夜间的峰值功率需求。这是电池能量存储系统的理想应用模式，尤其是在赤道附近的晴天。

由于白天的电力需求可能较低，因此太阳能+储能项目的电力供应是可预测的，这与夜间使用的趋势不符。此外，其全年的电力供应是平衡的：从中午开始，它需要提供足够的储能能力，以满足夜间的高峰需求。实际上，电池储能系统的建模考虑了安装成本、储能容量、连续放电时间等。这是部署储能系统的关键因素。

此能量存储技术可以是电池能量存储系统、抽水式存储，也可以是任何满足其规格的能量存储系统。抽水存储设施可以节省更多，因为它是当今可用的最低成本的选择。无论使用哪种储能方法，都必须考虑成本。而且其成本往往会增加容量和更长的储能时间。

问题在于，美国很少有地方处于这种理想状态。当然，加利福尼亚州和美国西南部的沙漠都接近这一理想状态，但即使在那儿，冬季也较短，阳光角度较低，天空多云。

因此，例如，在缅因州的房屋上安装了具有12 kWh储能能力的Tesla Powerwall电池储能系统的用户，该系统的年产量比预期低10％至15％。

其电池储能系统还面临着储能不均的问题。春末或夏末的每月发电量为1.2至1.3MWh，但在一月和二月则少于0.1MWh。这是因为它的大部分屋顶时间都被白雪覆盖

即使一月有31天，也很晴朗，但是由于白天时间短且阳光角度低，冬季可以产生的最佳每月发电量约为0.5MWh。冬季，用户每月用电1.3兆瓦时。用户将Powerwall储能系统设置为自供电模式，并且在夏季几乎不使用电网的电力。该用户的住宅太阳能+能量存储系统的最大年发电量为1.9MWh。如果需要安装足够的Powerwall储能系统来存储夏季产生的多余电力，那么将需要安装160个储能系统。如果每个储能系统的价格为12,000美元，这些投资将接近200万美元，这对于家庭用户而言是不可能的。为了获得更好的能量存储，必须大大降低电池成本。

电池储能系统的使用可以避免用户的停电，因为可以获得联邦税收抵免，这使得电池储能系统比化石燃料发电设施更具竞争力。并网的太阳能设施仍然是用户的理想选择，内部收益率估计在4％到6％之间，具体取决于太阳能设施可以使用25年还是10年。

可以肯定的是，美国西南部沙漠地区的缅因州可能是另一个极端。电网规模的储能系统具有规模经济性，这是通过小型住宅储能系统无法实现的。这就是为什么在MIT构建模型时，必须仔细考虑一天中的几个小时以及每个季节的供需模式的实际变化，并考虑对不同可再生能源模型和并网地理模型的需求，并提供更合理的网格规模成本。

麻省理工学院的研究指出，如果采用可靠的、低碳、可调度发电方式，并且成本合理，那么电力脱碳的成本就会更低。