中國儲能網(wǎng)訊：到 2021 年底，美國電網(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)和附帶電池儲能的光伏。安裝所有這些發(fā)電設(shè)施歷時一個多世紀(jì)。而今天，電力行業(yè)希望再次安裝幾乎相同的容量。
勞倫斯伯克利國家實驗室在對電網(wǎng)側(cè)光伏電站的年度調(diào)查中， 分析了來自七個獨立系統(tǒng)運(yùn)營商和 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)電或儲能容量已達(dá)到 1 TW. 從這個角度來看，最早在今年某個時候，全世界的太陽能裝機(jī)容量就會達(dá)到1TW.
伯克利國家實驗室的數(shù)據(jù)描述了太陽能在美國的發(fā)展——從起步到技術(shù)成熟，再到其作為一個日益成熟的行業(yè)。
首先，在美國，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，這個數(shù)字是 1,450 GW（包含儲能），其中 46% 是太陽能。
按照勞倫斯伯克利國家實驗室的說法是，這里有一個重要的前提：“并非所有這些項目最終都會建成！” 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，雄心勃勃的計劃很重要。隊列中的每一項待建發(fā)電資產(chǎn)都需要資金和時間。
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太陽能優(yōu)先
圖1. 美國按資源類型劃分的待建資產(chǎn)隊列（2021 年底），單位：GW. 注意：并不是所有這些項目最終都會建成。圖片來源：勞倫斯伯克利國家實驗室
電池儲能很顯然受到光伏項目開發(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% 配有儲能。儲能項目在遙遠(yuǎn)的西部和美國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（指貫穿美國大陸中部的若干個州）之外，其他主要地區(qū)都計劃在新建太陽能項目中至少配置 20% 的儲能。
換句話說：在陽光明媚的市場，可再生能源發(fā)電的滲透率已經(jīng)很高，新的太陽能項目或多或少地需要使用儲能。在東南部或德克薩斯州，這個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。
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西部大力發(fā)展電池儲能
圖2. 待建項目中具有儲能的太陽能資產(chǎn)，占項目總數(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：勞倫斯伯克利國家實驗室
在原始產(chǎn)能數(shù)據(jù)下，伯克利實驗室還觀察到一些趨勢，表明市場正在成熟并繼續(xù)創(chuàng)新。
這些趨勢是新項目將轉(zhuǎn)移到陽光不太強(qiáng)烈的地區(qū)。2013 年，美國太陽能項目的“全球水平輻照度 GHI”（衡量一個地區(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目地點在幾年前就被搶購一空，許多項目已經(jīng)開發(fā)完畢。隨著市場從西南沙漠和加利福尼亞等高輻照度地點轉(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. 美國電網(wǎng)側(cè)光伏項目長期“平均全球水平輻照度 GHI”，按項目投運(yùn)的年份統(tǒng)計。圖片來源：勞倫斯伯克利國家實驗室
盡管圖 3 展示的平均峰值在下降，但美國太陽能發(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)營的項目的平均容量系數(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（這個非常好！）。另外，幾乎每個大型太陽能項目都安裝了太陽跟蹤系統(tǒng)，從而提高了容量系數(shù)。
第二個是項目業(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。這是一個功能，而不是錯誤應(yīng)用，因為逆變器允許在波動較小的情況下，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. 美國電網(wǎng)側(cè)太陽能容量系數(shù)，按項目投運(yùn)的年份統(tǒng)計。圖片來源：勞倫斯伯克利國家實驗室
伯克利實驗室對太陽能的年度回顧是對過去十年該行業(yè)取得的進(jìn)展進(jìn)行的有價值的評估。仔細(xì)閱讀它，你會感受到它不僅僅是對太陽能行業(yè)，也是對未來的一瞥。用一個詞來描述未來，那就是“電池儲能”。重要的不僅僅是新建項目中的電池容量，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)電項目包括電池儲能——而在德克薩斯州，27% 的燃?xì)獍l(fā)電也包括電池儲能。電池儲能范圍在持續(xù)擴(kuò)大，在勞倫斯伯克利國家實驗室的下一份報告中我們會繼續(xù)關(guān)注。?
