电池储能对未来的电网至关重要但也有其局限性

麻省理工学院最近的研究表明，电池储能系统在未来电网中将起着关键作用，但仍然认为，在间歇性可再生能源占主导地位的电力系统中，电池储能系统部署也将受到一些限制。麻省理工学院全球变化科学与政策联合计划联合主任John Reilly为此解释了原因。

电池储能系统是储能容量、持续放电时间、成本等复杂因素的组合。电池储能系统可以存储太阳能发电设施提供的电能，以满足夜间峰值电力需求。这是电池储能系统一种理想的应用模式，尤其是在赤道附近阳光充足的地方。

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，这与在夜晚的使用趋势不太相符。此外，其全年的电力供应是均衡的：从中午开始需要提供足够的储能容量满足夜晚的峰值需求。事实上，对电池储能系统的建模考虑了安装成本、储能容量、持续放电时间等，这是部署储能系统的关键因素。

这种储能技术可以是电池储能系统、抽水蓄能或符合其规格标准的任何储能系统。可以使用抽水蓄能设施来节省更多成本，因为它是当今成本最低的选择。无论采用哪种储能方式，都必须考虑成本。而且其成本倾向于增加更多容量和更长的储能时间。

但是问题在于，美国几乎没有哪个地方处在这种理想状态。当然，加利福尼亚州和美国西南部沙漠很接近这种理想状态，但是即使在那儿，冬天的日子也较短，阳光照射角度较低并且持续多云。

因此，以缅因州的一个在屋项上安装了太阳能发电设施以及储能容量为12kWh的Tesla Powerwall电池储能系统用户为例，其年产量比预期产量低了10%至15%。

其电池储能系统也面临储能不均的问题，在春末或夏季每月的发电量是1.2到1.3MWh，但在一月和二月只有不到0.1MWh，这是因为其屋顶大部分时间都被积雪覆盖(如下图所示)。

住宅太阳能发电设施和电池储能系统用户一年中每月发电量(蓝色是太阳能，绿色是储能系统)

即使一月中有31天是晴天，但由于白天时间较短以及阳光照射角度较低，冬季可以产生的每月最佳电量约为0.5MWh。而用户在冬季每月使用1.3MWh的电能。用户将Powerwall储能系统设置为自供电模式，并在夏季几乎不使用来自电网的电力。

这个用户的住宅太阳能+储能系统每年最大的发电量为1.9MWh。如果需要安装足够的Powerwalls储能系统存储在夏天生产的额外电能，那么则需要安装160台储能系统。如果以每套储能系统的售价为12,000美元，这些投资将近200万美元，这对于家庭用户来说是不可能实现的。而为了更好地储能，电池成本将必须大大降低。

采用电池储能系统对用户来说可以避免断电，因为可以获得联邦税收抵免，使电池储能系统与化石燃料发电设施相比更具竞争力。连接到电网的太阳能发电设施对用户来说仍然是一个不错的选择，估计其内部收益率在4%到6%之间，具体取决于太阳能发电设施能够使用25年或是使用10年。

可以肯定的是，美国西南沙漠地区缅因州可能是另一个极端，电网规模储能系统具有规模经济，这是不可能通过小型住宅储能系统实现的。这就是为什么麻省理工学院构造一个模型时要仔细考虑一天中几个小时以及各个季节中需求和供应模式真实变化的原因，并考虑电网连接不同可再生能源模式和地理模式的需求，提供比较合理的电网规模成本。

麻省理工学院在研究中指出，如果采用可靠的、低碳的、可调度的发电方式，且成本合理，那么电力脱碳的成本将会更低。