電網(wǎng)可以分為五個(gè)主要關(guān)注領(lǐng)域：發(fā)電、轉(zhuǎn)換、配電、存儲和監(jiān)控。正如颶風(fēng)哈維和艾爾瑪明確指出的那樣，最容易被忽視的一個(gè)方面是在危機(jī)時(shí)期最能提供幫助的方面。那就是存儲，隨著可再生能源開始卸載甚至主動為電網(wǎng)做出貢獻(xiàn)，增強(qiáng)存儲的新方法和技術(shù)正在出現(xiàn)。

從電子學(xué)的角度來看，電網(wǎng)存儲幾乎可以看作是電源中的平滑電容器：在額外負(fù)載時(shí)，存儲的電荷使電源保持穩(wěn)定。然而，主要區(qū)別之一是，在電網(wǎng)的情況下，當(dāng)“負(fù)載”與可再生能源結(jié)合使用時(shí)，它能夠回饋源頭。正是這種共生關(guān)系使電網(wǎng)存儲不同于電源或手電筒或電動汽車等經(jīng)典電池應(yīng)用。這種關(guān)系也極大地促進(jìn)了網(wǎng)格存儲技術(shù)的發(fā)展。

從新的化學(xué)物質(zhì)到完善的充電/放電曲線和更密切的系統(tǒng)健康監(jiān)測，對提高電網(wǎng)存儲效率的重視隨著部署數(shù)量的增加而增加。根據(jù) GTM Research 的數(shù)據(jù)，美國在 2017 年第二季度部署了 50.4 MWh 的儲能，同比增長 6%（圖 1）。

圖 1：2017 年第二季度，美國部署了 50.4 兆瓦時(shí)的儲能，比 2016 年同期增長 6%。用戶側(cè)部署量環(huán)比增長 140%。圖片來源：GTM 研究。

用戶端部署——即住宅和商業(yè)等非公用事業(yè)部署——環(huán)比增長 140%。進(jìn)一步細(xì)分，住宅市場較 2017 年第一季度增長 89%，而非住宅市場增長 151%。

總體而言，根據(jù)這項(xiàng)研究，以 MWH 計(jì)，儀表后部署占部署的 63%，“這是由于大多數(shù)公用事業(yè)規(guī)模系統(tǒng)的持續(xù)時(shí)間短，放電持續(xù)時(shí)間為 30 分鐘或較少的。”

電池儲能系統(tǒng)和可再生能源 電池儲能和可再生能源之間的關(guān)系密切。由于能源是使用太陽能、風(fēng)能或熱源等在當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的，因此可以儲存能量以供以后使用（時(shí)移）。此外，未使用的電力可以賣回給當(dāng)?shù)氐墓檬聵I(yè)公司。然而，對于數(shù)據(jù)中心和企業(yè)而言，在緊急情況下?lián)碛斜镜卮鎯Φ哪茉醋兊迷絹碓街匾?/p>

對于公用事業(yè)來說，電池儲能起到了供電電容器的作用：它加強(qiáng)了電力輸送，按需提供峰值電力。這需要高浪涌電流能力，因此鉛酸 （LA） 電池很受歡迎，因?yàn)樗鼈兛梢栽诮档统杀镜耐瑫r(shí)超規(guī)格。然而，新的電池技術(shù)正在迎頭趕上，因此 LA 電池在 2017 年第二季度僅占市場的 0.5%。此外，公用事業(yè)需要長壽命和可靠性，這是 LA 電池所缺乏的特性。

因此，迄今為止最流行的存儲機(jī)制是鋰離子 （Li-ion）。事實(shí)上，鋰離子在第二季度占據(jù)了 94.2% 的市場份額（圖 2）。

圖 2：鉛酸正在下降，釩的氧化還原流量正在上升，但鋰離子顯然是基于電網(wǎng)的儲能的首選化學(xué)物質(zhì)，無論是在電表后面還是前面。圖片來源：GTM 研究。

盡管如此，釩氧化還原液流 （V-flow） 電池等新化學(xué)物質(zhì)仍然很有趣，因?yàn)樗鼈兙哂虚L期穩(wěn)定性。與需要改變狀態(tài)以產(chǎn)生電能的兩種化學(xué)物質(zhì)相互作用的傳統(tǒng)電池不同，V-flow 電池通過電池的兩種液態(tài)釩電解質(zhì)之間的可逆還原-氧化反應(yīng)進(jìn)行充電和放電（圖 3）。

圖 3：V-flow 電池在大規(guī)模現(xiàn)場工業(yè)部署中挑戰(zhàn)鋰離子電池，因?yàn)樗鼈兛梢允褂瞄L達(dá) 20 年，并且具有幾乎無限次的充電-再充電循環(huán)。圖片來源：斯坦福大學(xué)。

穩(wěn)定性部分源于電解質(zhì)儲存在單獨(dú)的罐中而不是電池本身的事實(shí)。它也是無毒的、本質(zhì)上安全的，并且可以使用 20 年或更長時(shí)間。

電池包括兩個(gè)腔室，正極和負(fù)極，由離子交換膜隔開。使用泵，兩個(gè)腔室循環(huán)含有不同價(jià)態(tài)釩的電解質(zhì)。能量是通過提供電子來儲存的，而能量是通過失去電子來釋放的，全部通過膜。

UniEnergy Technologies （UET） 是至少三家將 V-flow 技術(shù)商業(yè)化的公司之一，它最近宣布在夏威夷進(jìn)行部署，該州 56% 的能源來自可再生資源，包括水電和地?zé)帷ET 將于 2018 年初在夏威夷自然能源實(shí)驗(yàn)室 （NELHA） 網(wǎng)關(guān)中心部署其 ReFlex 儲能系統(tǒng)的 100 千瓦/500 千瓦時(shí)版本。這是該州合作、共享資源和吸引公司努力的一部分有興趣在夏威夷島上測試評估存儲系統(tǒng)。

“UET 先進(jìn)的釩 ESS 可以提供許多好處，例如通過頻率、電壓和無功功率控制以及分布式可再生能源的調(diào)度能力提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，”UET 首席執(zhí)行官 Gary Yang 說，并補(bǔ)充說該技術(shù)“長期- 持久、安全、可回收且具有成本效益。”

UET 已部署在其他地方，包括華盛頓州 SnoPUD Everett 變電站的 2 兆瓦/8 兆瓦時(shí)裝置。

特斯拉加速 BESS 的鋰離子電池部署當(dāng) UET 從啟動階段開始大規(guī)模部署 V-flow 時(shí)，特斯拉正在加速利用鋰離子技術(shù)向 BESS 進(jìn)軍。其 Powerwall（住宅）和 Powerpack（商業(yè)）技術(shù)均作為在停電期間提供支持的一種方式提供，或者在與可再生能源一起使用時(shí)作為全面的離網(wǎng)解決方案提供。一個(gè)典型的 14 千瓦時(shí) Powerwall 電池成本為 5，500 美元，另外還有 700 美元用于支持設(shè)備，盡管逆變器是內(nèi)置的。典型的安裝成本為 800 至 2，000 美元。

現(xiàn)在在第二版中，隨著部署的增加和技術(shù)的進(jìn)步，更大的 Powerpack 系統(tǒng)的價(jià)格一直在下降。首席執(zhí)行官埃隆馬斯克最近宣布將在南澳大利亞部署一個(gè) 100 兆瓦的系統(tǒng)。它將用于儲存詹姆斯敦風(fēng)電場的能源，并可能為多達(dá) 50，000 戶家庭供電。特斯拉還在加利福尼亞州的 Mira Loma 變電站部署，以在需求高峰期幫助當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。

與其他網(wǎng)格存儲解決方案一樣，Powerpack 可以執(zhí)行：

調(diào)峰，其中電池在高峰需求時(shí)放電，以避免或減少需求費(fèi)用

負(fù)載轉(zhuǎn)移，將能源消耗從一個(gè)時(shí)間點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，以降低能源成本

緊急備用（獨(dú)立或連接到可再生能源）

需求響應(yīng)，其中它響應(yīng)來自需求響應(yīng)管理員的信號而立即放電，以減輕電網(wǎng)負(fù)載的峰值

這些功能可用于支持電網(wǎng)，但它們需要一定程度的實(shí)時(shí)監(jiān)控、通信和控制，而這只能通過有效應(yīng)用獲取的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)。這種程度的支持以備受討論的物聯(lián)網(wǎng)的形式出現(xiàn)，與 BESS 和可再生技術(shù)的整合一起，將更有效地利用當(dāng)前的能源。

增強(qiáng)的能力以及降低的成本也將為在適用的情況下增加使用替代能源提供更有力的經(jīng)濟(jì)理由。