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客人的博客

修正“鸭子曲线”的一种方法

曼德勒住宅公司正在使用一个零能耗、并网的社区来纠正困扰电网运营商的不平衡

亚利桑那州的Mandalay Homes已经与亚利桑那州公共服务部门制定了一项战略,通过将高性能建筑特征和太阳能+储能系统相结合,帮助纠正电网失衡——一个被称为“鸭子曲线”的问题。(图片来源:Robin Sullivan)

曼德勒家该公司最近推出了iON系列,这是一套智能能源功能,包括一个非常紧凑、隔热良好的建筑外壳,高效的加热和冷却系统,以及带有电池存储的现场太阳能。

曼德勒首席技术官杰夫•法雷尔(Geoff Ferrell)表示:“过去,我们在能效方案中保证了四件事。”“我们的家园实现了家庭能源指数50个或更少,并有三个第三方认证:室内空气质量+、能源之星和零能耗准备家。凭借iON系列,我们增加了对清洁能源的承诺,并为客户提供了更高的价值。”

从它的低HERS评级和它的3的基础开始第三方认证,离子系列集成了优化的能源收集,存储和管理,以支持电网完整性的方式构建零能耗住宅。

“鸭子曲线”对净计量构成了威胁

亚利桑那州的公用事业和房主在并网太阳能资源上投入了大量资金,这足以造成电力需求和供应之间的不平衡。这就是所谓的“鸭曲线的结果,因为每天的高峰需求出现在下午晚些时候和晚上,大多数人回到家,打开空调。然而,太阳能电池板的峰值发电量出现在接近正午的时候。直到最近,电网还无法储存来自可再生能源的多余电力,以备最需要的时候使用。

一些电网运营商利用这种不平衡来威胁并网、净计量、零能耗家庭的未来。一些公用事业公司可能试图通过创建费率结构和互连要求来解决鸭子曲线挑战,这些要求使得净计量对零能源家庭所有者不利。

解决鸭子曲线的几个显而易见的解决方案落在了电网运营商自己身上,包括开发电池储能、抽水蓄能、微电网、时间利用率和需求管理。虽然其中一些解决方案需要花费时间和金钱来实施,但使用时间费率和需求管理是低成本且易于实施的策略,需要建筑商的参与。

一个优雅的解决方案

曼德勒家园和亚利桑那州公共服务(APS)合作在社区一级解决这一问题。在他们最新的三个社区中,曼德勒的每个家庭都将配备全电动离子系列功能:HERS指数约为30,其中包括增加的6块面板(2千瓦)太阳能电池阵列和10千瓦时Sonnen Eco 10储能系统。除了电池之外,Sonnen系统还可以通过编程实现许多智能能源管理功能,包括电网集成,以帮助消除鸭子曲线。

APS推出了一项创新的使用时间和需求管理战略,并与曼德勒家园合作实施该战略。作为曼德勒购房合同的一部分,买家同意一项APS费率计划,在非高峰时段,他们购买的所有电力只收取每千瓦时4.75美分的费用,远低于每千瓦时12美分的全国平均水平。

问题是,客户在下午3点到8点的用电高峰时段可能不会使用电网供电。这就是索能电池系统的用武之地。它储存了足够的电力,在家里没有从电网获取电力的这段时间里,所有的东西都可以运行——所有的空间加热、冷却、水加热、照明和电器。

来自2千瓦阵列的太阳能主要用于给电池充电。Sonnen系统还在下午3点到8点之间锁定电网供电。由于住宅的高性能外壳和高效设备使能源消耗如此之低,存储在相对较小的现场电池中的能量足以满足这一时期的需求。

费雷尔预计,这些社区的房主每月只需花费12美元的能源费用,外加每月18美元的标准APS服务费和税费。虽然一些观察家可能不认为这些是真正的零能耗住宅,但通过APS电网提供的电力是清洁和可再生的。这种混合方法提供了一种极具成本效益的途径,对电力公司有利,对购房者负担得起,对建筑商有利。

曼德勒和APS之间的这种基于APS新电价表的合作关系适用于APS辖区内的其他地区。如果能看到其他开发商和建筑商效仿曼德勒,让公用事业和消费者都受益,那就太好了。曼德勒的APS方法很可能成为其他公用事业服务领域的典范,在这些领域,太阳能产量很高,鸭子曲线正成为对电表、并网、太阳能家庭扩张的威胁。

性能优化的建筑是起点

“在我们使用太阳能和电池之前,我们需要优化家庭,”费雷尔说。曼德勒的标准方法是基于适合气候的建筑科学。在几年的时间里,曼德勒已经发展出了一长串高性能能源特征,在应用太阳能之前,新的离子系列的HERS指数为50或更低。

这种水平的表现把家牢牢地放在了零能量就绪可负担得起的可再生能源可以提供家庭所需的所有能源。

为了达到这一评级,曼德勒采用了一套经过验证的节能功能:

  • 喷淋泡沫保温:墙腔内填充开孔喷淋泡沫。虽然泡沫塑料的绝缘价值与玻璃纤维绝缘材料差不多,但泡沫塑料在填充绝缘材料可能打开的所有角落和缝隙方面做得更好。
  • 空调阁楼:开孔喷雾泡沫也适用于屋顶护套的底面。这使得整个阁楼进入了建筑的空调围护结构。
  • 导管内:整个加热和冷却系统都在空调外壳内。在单层平面图中,炉子和管道贯穿通过喷雾泡沫隔热屋顶护套形成的空调阁楼空间。在两层平面图中,一层的额外管道系统贯穿中间楼层,中间楼层由开放式腹板楼板桁架构成。
  • 板边绝缘:高密度(3.0磅/立方)。英尺),闭孔喷涂泡沫保温材料覆盖等级上板基础的边缘,包括等级以上和等级以下的基础。由于3磅重的泡沫是如此坚固耐用,暴露在等级以上的部分可以简单地涂漆,不需要额外的保护,防止阳光或物理损坏。
  • 航空母舰:曼德勒的能源套件的最新增加是一个新的空气密封系统,相对便宜,高效,一致。Aerobarrier在建筑物被鼓风机门加压时注入空气中的气溶胶雾。烟雾弥漫的空气从建筑物的裂缝和开口中喷出。气溶胶密封胶积聚并最终填满开口。这个过程每户大约需要4个小时。安装人员监控进度,并在房屋达到所需的密封性水平时停止。曼德勒的家庭现在平均每小时换气0.7次(ACH50)。
  • 通风:高度一致的气密性使机械设备尺寸合适。选择能量回收通风机提供适量的全屋通风,而安静的浴扇和抽油烟机提供局部通风。
  • 设备尺寸:热泵容量减少与信心,乘员的舒适度将不会遭受极端天气。曼德勒省每户家庭节省了大约800美元,通过优化和减少了半吨重的热泵。

施工过程的一致性

生产建设者努力保持一致性,并尽可能通过削减开支来节省资金。为此,曼德勒成立了一个内部绩效团队。这两名员工有三个工作:安装高密度喷雾泡沫板边缘绝缘材料,实施aerofarrier密封设备,以及在屋顶安装太阳能电池板。曼德勒省下了一笔钱,把这些专业任务交给公司内部,而不是聘请外部承包商。

这篇文章最初出现在零能耗项目并经许可在此转载。

39岁的评论

  1. 专家成员
    阿曼德科博||#1

    了解光伏系统、10千瓦时Sonnen Eco 10储能系统的安装成本,以及与“正常”APS收费相比的投资回报率分析,将是一件有趣的事情。
    曼德勒的房屋通常在1500-2500平方英尺之间,并且HERS40-50应该具有较低的能源费用,所以我真的很想了解如何在已经节能的房屋上额外花费2万美元以上的成本效益。

  2. 乔恩·R||# 2

    曼德勒的家庭现在平均每小时换气0.7次(ACH50)。

    我希望这是在用航空母舰治疗后不久发生的。我想知道他们在关节活动多年后表现如何。

    由于光伏太阳能和储能在公用事业规模上更具成本效益,因此上述设计通常只在市场扭曲的情况下才有意义。另一方面,热储存(水或冰的水箱)可能在使用点上是有意义的。

  3. 沃尔特Ahlgrim||# 3

    “曼德勒省每户家庭节省了大约800美元,通过优化和减少了半吨重的热泵。”

    这种说法显然是错误的,这使我对这篇文章中的每一个字都提出了质疑。

    看起来这个存储每月可以为客户节省24美元。如果每个存储成本为2万美元,那么投资回报将很低。

    电池的保修期是多久?

    Walta

    1. 专家成员
      阿曼德科博||# 5

      Sonnen Eco 10储能系统质保10年。他们5kWh的价格在1万美元左右,15kWH的价格在2.3万美元左右,所以我猜10kWh的价格在1.7万美元左右?,加上2kWh光伏的成本,再加上安装费用。即使2.4万美元的系统获得30%的税收抵免,也只剩下1.7万美元。根据我的计算,一个EE小房子每年的平均能源账单在每月50-75美元之间。在我快速计算的方法中,我获得了超过20年的投资回报率。
      我并不是想做一个逆向投资者,相反,我专门设计zerh已经有一段时间了,我还没有想出如何降低成本,这在经济上是合理的。我的客户中有十分之一会安装光伏系统,而安装电池的客户要少得多。我真的很想知道怎么让它起作用。

      1. 专家成员
        Dana多赛特||# 7

        当安装和销售数十或数百个相同的光伏+存储系统时,这些系统的成本是一次性安装零售成本的一半或更少。

        在德国或澳大利亚,在产量高、审批流程简化的地区,即使在数量上,成本也只有美国平均水平的一半左右。我很确定曼德勒的数量可以达到或超过德国或澳大利亚的平均零售价格。

        1. 专家成员
          阿曼德科博||# 9

          我知道这里的经济规模很重要,但如果他们支付一半的费用,我会很惊讶,如果他们能把25年的投资回报率提高到12-15年,这可能是有意义的。我知道经济状况取决于你住在哪里。在加州,自我发电激励计划(SGIP),一个真正的净计量在大部分地区可用,与其他州(如德克萨斯州)相比,安装价格便宜,有助于降低成本,也许亚利桑那州正在效仿加州。其他州也在谈判同样的问题,但对我们大多数人来说,这仍然是一个很高的目标。

        2. Eric Habegger||# 10

          问题在于,这个解决方案很“聪明”,并不简单或深入。他们只在前端实现了规模经济,而在后端(即需要更换电池的时候)却没有。这些电池仍然很贵,使用10年后,它们将不得不以高昂的费用更换。此外,它是一个复杂的系统,需要在逐户的层面上与家庭进行监管和沟通。更多的事情会出错。

          我认为,如果立法和监管机构参与进来,可能会更有意义,这样在这些电池的使用寿命结束时,当个别房主不愿更换新电池时,社区就不会变成孤岛。如果电池位于一个大社区的一个地方,后端成本可以大大降低。此外,固定的重型电池也很有意义,一旦引入规模经济,就可以比锂离子电池更便宜。

          你不能仅仅因为你有了一栋闪亮的新房子,电池的原始费用很便宜,就忽略了后端成本。

          1. 专家成员
            Dana多赛特||# 11

            “这些电池仍然很贵,使用10年后,它们将不得不以高昂的费用更换。”

            在使用10年后,这笔“巨额费用”很可能是2019年重置成本的1/4-1/3。最近电池成本的历史学习曲线比2015年估计的要快。

            http://rameznaam.com/wp-content/uploads/2015/10/How-Cheap-Can-Lithium-Ion-Batteries-Get-Energy-Storage.jpg

            因此,如果今天的Eco 10售价为1.7万美元(完全零售数量定价),那么更换的成本可能不到5000美元(全部包括在内),甚至可能不到4000美元。

            作为竞争的参考,Tesla Powerwall 2.0 +逆变器/充电器的价格在10K-16K美元之间,目前完全安装,2019年第一季度。只有在该范围的高端,它才能与10kwh Eco 10 +逆变器相媲美。单是电池就不到8000美元。10年后还不到现在的一半。如果特斯拉与曼德勒签订合同,你可以打赌它将在1万美元的范围内,而不是1.6万美元的范围。

            在短短10年内更换电池的最佳成本估计是:4,000美元左右。这不是零,但也不是一万六千。

            在这种类型的应用中,它们的平均寿命应该超过10年——它不像电动汽车电池那样有很高的突发周期和更深的放电,尽管我相信一些房主有足够的天赋(ab)使用它们足够多,在保修期内磨损它们,并在保修期内更换它们。

          2. Eric Habegger||# 12

            戴娜,我尊重你的意见但你没有用"事实"来反驳我的论点
            这不仅仅是对未来价格的猜测。你不可能只选择一种技术的降价,而不考虑其他电池技术的同等折扣价格。这不是一个诚实的论点,而更像是一个“肤浅”的论点。它们实际上都是投机,应该避免,但如果你对未来的价格进行投机,那么这些投机必须是一致的,而你的不是。对另一种做事方式封闭的头脑会使用那些片面的猜测。

            而且,公用事业价格的减免是以整个小区的集体协议为基础的,这也是事实。如果你不要求每个房主按零售价格支付更换电池的费用,这在未来是无法执行的。

            假设你强迫他们购买这些电池,一项新技术就出现了。他们还说,这些电池只在社区层面上有意义,因为它们又大又重,但非常便宜。再一次,你允许我使用这个论点,因为你自己的论点,它不会是一个困难的个人房主购买新电池。在未来。

            你可以很容易地看到,这个系统不允许轻松过渡到新技术,因为电池必须在单个家庭更换,而不能在一个大的地方更换。这些房主当然不会高兴,当他们看到其他社区受益于这些新的和更好的电池技术,这些技术已经在社区和更大的范围内可用。

            在短短几年的时间里,房主们就会觉得自己被禁锢在一个固态存储器时代的Betamax技术中。

    2. 专家成员
      Dana多赛特||# 6

      “看起来这种存储方式每月可以为客户节省24美元。”

      当所有购买的电力都不到固定费率零售价格的一半时,为什么每月只加起来24美元?

      这篇文章暗示账单大约是30美元/月。我怀疑亚利桑那州典型的代码屋每月只会使用(30美元+ 24美元=)54美元。

      “如果每个存储成本为2万美元,那么投资回报将很低。”

      当然,如果替代方案是在生物质能发电机中燃烧100美元的钞票,在高峰时段发电,这将是一笔伟大的投资,每笔投资2万美元。

      问题是,它的成本不会接近2万美元,就像我们不需要在停摆期间燃烧富兰克林发电厂来发电一样。

      Sonnen Eco 10可以从第三方以全额零售价购买,价格约为16-17K美元,即使是批量购买。(Eco 5的零售价约为5000美元,Eco 15约为2.3万美元,通过太阳能安装商批量购买。)从Sonnen直接批发购买数十甚至数百台(住房开发数量),Eco 10的价格可能在1万美元左右。

      随着产量每翻一番,存储设备的价格仍在以两位数的百分比下降。这也是一个高增长的市场——在美国,电表存储大约每年翻一番,在澳大利亚,每年翻一番以上,尽管这类存储的全球市场可能“仅”每18个月左右翻一番。随着技术变得更便宜,市场扩大,这也会降低产量,从而降低价格。这是一个良性循环。

  4. 周杰伦的||# 4

    “一个优雅的解决方案”可能适用于曼德勒的房主,但并不适用于其他所有的纳税人,包括那些已经安装了太阳能装置的人。我看不出这对其他必须补贴曼德勒房主60%电费的纳税人有什么好处。这对他们有什么好处?曼德勒每天离网5小时?他们向电网投入了什么使其他纳税人受益?

    1. 专家成员
      Dana多赛特||# 8

      对其他纳税人来说,这是一个更低的峰值发电和分销成本,否则将被整合到他们的固定费率定价中。称之为60%的补贴是完全错误的。

      批发高峰电价通常是居民平均零售成本的几倍。升级配电网以增加整个住宅分区的成本也不是微不足道的。这些东西加起来!

      如果光伏发电的输出仅仅是在生产的同时进行净计量并输送到电网,最终会给电网增加更多的成本,因为它需要配电网和输电网运营商管理多余电力的反馈。由于分布式光伏和电网之间的存储,它避免了在中午强制管理多余的生产,并降低了电网峰值负荷的斜坡,因为这些家庭在这些时期是零瓦特。这并不能完全治愈鸭子曲线,但这是一个很好的开始。它降低了公用事业或输电网运营商管理鸭子曲线所需的发电、硬件和存储的数量。

      1. Stephen Sheehy||# 15

        “批发高峰电价通常是居民平均零售成本的几倍。”
        偶尔也会有一些日子,比如刚刚过去的劳动节,新英格兰的电力批发成本达到每千瓦时2.70美元(不是印刷错误)。对于那些没有拥有效率最低的扬声器设备的人来说,降低这些峰值是一个巨大的胜利。

  5. Peter L||# 13

    达纳说,
    这篇文章暗示,每月的账单将在30美元左右。我怀疑亚利桑那州典型的代码屋每月只会使用(30美元+ 24美元=)54美元。”

    在亚利桑那州生活了15年,住在最低标准的房子里,没有人会为一个1500多平方英尺的房子每月支付54美元的电费。在春秋两季,在凤凰城地区,每月200多美元的电费是常态。北亚利桑那的气候(4-5区)看起来不像夏天那么热,但每月54美元的账单仍然很难在一个最低标准的家庭中找到。我现在住在一个定制的家,是以上的代码最低限度。这是100%的电力,从夏天到冬天,我的电费从40美元到75美元不等。利用热泵为房屋供暖,热水供暖和烘干机。

    所以我完全同意戴娜的观点,不可能有最低标准的家庭每月要支付54美元的电费。它要高得多。在Phx,我每月最高的账单是350美元,冬天白天温度达到70华氏度时,最低的账单可能是70美元左右。

  6. 专家成员
    Dana多赛特||# 14

    作为对Eric #12的回应…

    忽视技术的学习曲线是愚蠢的。可再生能源开发商及其投资者并没有忽视这一点,而是将其纳入了他们的财务模式。如果他们不考虑学习的因素,并假设一个计划在3年或5年内建成的项目具有去年的成本结构,他们就不会赢得一个投标。存储也是如此。

    在10年的时间里,电池成本只降低了一半,这是保守的,假设10年内电池的价格是目前的8000美元(仅电池),那就太疯狂了。

    “你不能只选择一种技术的降价,而不考虑其他电池技术的同等折扣。”

    是的,其他一些电池技术甚至可能在10年内削弱Sonnen的锂离子电池价格,所以呢?

    “此外,公用事业价格减免是基于整个住宅的集体协议,这是一个事实。如果你不要求每个房主以零售价格支付更换电池的费用,这在未来是无法执行的。”

    即使个别曼德勒房主在自己的电池耗尽(保修期后)时选择退出,其他纳税人的节省收益也将在保修期内得到覆盖。因为我们并没有拿到合同的全部条款,所以我们不知道保修期后更换是否是一个要求。不要以为“……这只是一个事实……”,而这个事实并没有证据。无论交易是什么,它都只对开发项目中的买家开放,但我们不知道交易是否包含任何时间范围。我很肯定,只要电池和光伏仍然在运行,或者其他因素,它就不会永远是4.75美分/千瓦时。大多数人都想知道,即使在光伏或电池故障后,他们是否仍然在高峰时段被锁定在电网之外——这里面肯定有条款,但我们不知道它们是什么。

    “再一次,你允许我使用这个论点,因为你自己的论点是,对于个人房主来说,购买新电池不会是一个困难。在未来。”

    我从来没有说过更换电池不会很困难,只是说10年后更换电池的困难程度很可能比2019年更换电池的困难程度要小得多。4K美元仍然是一个很大的变化,但它不是8K美元(仅更换电池,2019年定价),也不是16K美元(2019年完全零售安装电池,逆变器和控制器)。但我们真的不知道他们是否需要在寿命结束时更换它,就像断言的那样。

  7. 富勒姆·王尔德||# 16

    有人把通货膨胀考虑到投资回报率吗?

  8. Eric Habegger||# 17

    我是。科技通常不受通货膨胀的影响。技术性质的东西受生产它所需的劳动力和构成它的原材料价格的影响最大。如果它是由地球上有限的原料化学供应建造的,那么它就不会很好地扩展,最终会导致与其他同等技术解决方案相比价格上涨。

    如果类似技术的两个实施例需要不同数量的劳动力,那么这将极大地影响价格。我认为,在一个集中的地方建造一个更大的电池比在居民区建造很多电池要少得多的劳动力成本。维护和升级将简化,并降低大型设备的人工成本。劳动力永远是通货膨胀的最大可预见的原因。

    1. 专家成员
      Dana多赛特||# 19

      “科技通常不受通货膨胀的影响。”

      当然是这样——学习曲线上的新技术是高度滞胀的。千兆字节的计算机动态存储器的价格比20年前每兆字节的价格便宜,在20年内价格降低了1000多倍。

      “某种本质上是技术性的东西,受生产它所需的劳动力和构成它的原材料价格的影响最大。”

      这是对一项相当成熟的技术的描述,而不是一项快速发展的技术,每年都在增加产量。2019年,每千瓦时储能所需的材料和材料量大大低于2009年,比1999年减少了一个数量级以上。

      电池技术的成本曲线与光伏在过去4-5年的成本曲线相当。将光伏发电的成本膨胀与更成熟的能源进行比较。

      http://rameznaam.com/wp-content/uploads/2014/10/Welcome-to-the-Terrordome.png

      注意到这条曲线上的天然气和石油压裂热潮了吗?很明显,随着20世纪70年代和21世纪初的石油价格飙升,但与太阳能成本的轨迹无关,太阳能的价格仍在沿着传统的学习曲线下降。电池的发展轨迹与现在类似,但不需要走那么陡峭的曲线,就能说10年后电池的价格会比现在便宜很多。

    2. 富勒姆·王尔德||# 23

      我指的不是设备的价格,而是能源的成本。据我所知,这通常是在通货膨胀之后出现的。当我们谈论存储和阵列的成本与它们多年来节省的能源成本时,能源的价格不会在设备的整个使用寿命中保持不变。它将以接近通货膨胀的速度增长,这将降低投资回报率。

  9. 安德鲁·C||# 18

    埋藏线索?
    鸭子曲线是一个真正的问题。就我个人而言,我不认为这是一个很好的方法,我认为公用事业规模的太阳能和电池更有意义,并最终将统治这一天(以及公用事业规模的风能,抽水蓄能等)。

    然而,对我来说,最重要的是一个0.7 ACH 50泄漏的生产建造者。即使经过十年的移动,泄漏量翻倍,这仍然比现在所有的房子都要好,包括昂贵的定制房子。

  10. 查理•沙利文||# 20

    公用事业规模的电池与住宅规模的电池由相同尺寸的电池制成。因此,电池的规模经济并不像燃烧电厂那样引人注目,在燃烧电厂中,一个更大的涡轮机实际上比一个更小的涡轮机效率更高。当然也有好处,但也没那么好了。如果你有中央存储和太阳能,你仍然需要通过配电系统发送整个下午的高峰。这有助于避免这种情况。

    我认为真正有趣的分析是比较不同存储策略的成本,以使其度过离网时间。可能会有一些电池的组合,一个更好的外壳,更多的热量在整个房子里,和一个冷冻水的水箱,以提供最低的成本。

    1. Eric Habegger||# 21

      实际上,液流电池或液态金属电池,在尺寸上与其他电池不同。我希望人们真的看到了我在另一个帖子中发布的描述液态金属电池技术的youtube视频。如果一个人总是不得不重置到不包含新信息的默认论证,那么就很难进行论证或讨论。

      我没有在脑海中明确地描述这个例子,因为那样的话我可能会被指责为独来独往的人。然而,仅仅因为还没有这样做,并不意味着具有公用事业规模的实施没有优势。维护和更换新型电池的劳动力成本要低得多,这些电池更先进,每美元消耗的能量比锂离子电池要多,如果大规模使用,而不是在住宅规模上使用。我很惊讶这不是显而易见的。

      此外,当我说技术不受通货膨胀的影响时,我的意思是通货膨胀通常的含义,即。“成本上升”。当然,技术越来越便宜,这就是我的意思,新技术的实现比旧技术便宜得更快。这就是为什么我认为在住宅层面实施电池是不明智的——至少从长远来看不是。

      1. Eric Habegger||# 22

        为了将来参考,这里再次链接:https://www.youtube.com/watch?v=pDxegcZqx_8&t=35s

      2. 富勒姆·王尔德||# 24

        与此相反的观点是,去中心化的电网更高效、更有弹性。我不能在工作的时候看视频,但是根据我上次看视频的经验,液流电池不适用于小规模应用。它们适合你的建议,集中存储,锂基电池适合住宅应用。那么,为什么不能同时合作呢?

        1. Eric Habegger||# 25

          实际上这个视频指的是液态金属电池。你是对的,视频里的信息只允许他们在社区及以上级别工作。在这种规模或更高的规模上实施电池的问题是多种原因的综合,而不仅仅是适用于这种类型的电池。主要原因是鸭子曲线需要更多的备用电池,并且随着更高水平的绿色间歇性能源的上线,这一问题变得更加紧迫。如果一个人真的相信温室气体正在迅速达到无法返回的水平——他必须单独回答这个问题——那么就需要迅速大规模引入电网电池。这不是不能同时进行住宅和大规模实施的问题,而是哪一种方式会更快地发展。

  11. 专家成员
    Dana多赛特||# 26

    Ambri的液态金属电池技术的成本要低于锂离子电池技术,需要相当短的时间。当电动汽车开始大规模生产时,新锂离子电池的成本将大大低于现在,此后不久,适用于家用电源或电网电池的二手电动汽车电池的供应将迅速增加。日产已经在欧洲建立了销售“第二生命”Leaf电池的业务,包括预先包装好的电网电池和仪表电池组。

    液流电池与液态金属或锂离子电池具有不同的特性。它们在大容量存储方面的表现远远好于电压和频率稳定等辅助电网服务。有一个很好的理由支持混合存储技术。

    但是存储仍然是管理鸭子曲线最昂贵的方法。在费用规模的另一端,需求响应(可调度负载)要便宜几个数量级,而且仍然是一种很少被利用的资源。FERC命令745和841为分布式/聚合需求响应和分布式存储进入批发市场打开了大门,但仍有更多的监管工作要做:

    https://www.utilitydive.com/news/congressional-democrats-push-ferc-to-act-on-aggregated-ders/548170/

    1. Eric Habegger||# 27

      戴娜,我明白你的意思因为你已经说了很久了。然而,你仍然不能用你的论点说服我,因为这是一个循环论点。使用风能和太阳能等间歇性可再生资源的主要原因是为了避免温室气体排放。是的,我知道很多时候风能和太阳能对目前的负荷来说产生了太多的能量。这是不可避免的,而且上网次数越多,情况就越糟。但解决方案不只是暂时关闭它们或创建一个可调度的负载,比如热水器。

      重点是要远离化石燃料。即使在使用可再生资源比例最高的州,我也不认为它们接近100%可再生。在一天中的某个特定时间点使用多余的可再生能源(如果你做得对,这是不可避免的)的全部意义是在高峰时节省能源,然后在真正需要的时候使用它——就像亚利桑那州的文章中给出的例子,晚上4点到8点之间,空调开到最大音量。(跨季节储存又是另一件电池不具备的事情。)

      确切地说,你将如何通过你的解决方案来做到这一点,要么打开热水器来消耗多余的电力,要么关闭来自太阳能的电力,因为你在人们下班回家之前不需要它?这怎么可能呢?你一直这么说,但我还是不明白。无论目前是否昂贵,电网都需要电池来进行间歇性电源的时移。他们就是这样。

      当然,最简单、最经济的解决办法就是把头埋在沙子里,停止所有间歇性可再生资源的建设。忽略AGW。如果价格就是一切,那么这就是你的论点的结论。我只是不明白为什么你不认为电网级电池的必要性。你是个非常聪明的人。你应该能够看到,如果一个人最终得到一个由间歇性可再生资源供电的电网。我认为你是在伤害那些因为你在其他领域的广博知识而倾向于相信你的人。你在这件事上完全错了。

      1. Eric Habegger||# 28

        我还要补充一点,你关于弃电或可调度负荷的建议只有在可再生能源供应接近100%的季节性电力需求后才能发挥作用。否则你就是在浪费可用的能量。我们离那还差得远。

        1. 专家成员
          Dana多赛特||# 29

          如果有大量的可调度负荷(如智能电动汽车充电器),在超过一半的电力来自可变输出的可再生能源之前,就没有必要弃电,但在100%之前就会发生一定程度的弃电。这并不是一场灾难——随着可再生能源成本的持续下降,弃电成本也会随之下降。当弃电成本低于存储成本时,削减而不是增加存储在经济上更有意义。

          即使在可再生能源渗透率非常低的情况下,可调度负载也有很大的好处,它可以减少快速上升的峰值的容量因素,提供电压和频率调节,在某些情况下甚至可以减少旋转储备需求。如果没有需求响应,纽约- iso和PJM地区将不得不在过去十年中建立大量的峰值容量。

          联邦能源监管委员会第745号命令要求允许需求响应投标进入容量市场,该命令三年前才得到美国最高法院的批准,而电网运营商在实施这一命令方面进展缓慢。在ISO新英格兰地区,第一个需求响应市场在去年6月才启动。聚合分布式需求响应的潜力非常大,而且在很大程度上仍未开发。

          在更成熟的PJM地区需求响应市场中,有一些集成商愿意付费来控制你的电热水器,并将该响应投标给辅助服务(电压和频率)和容量市场,将总负荷视为“虚拟调峰发电厂”。总
          控制现有的热水器是提供这些服务的一种比任何电池或化石燃烧器解决方案便宜得多的方式。如果Ambri解决方案最终将变得“非常便宜”,那么热水器(和其他可调度负载)已经“比非常便宜”,并且将继续如此:

          https://www.greentechmedia.com/articles/read/report-smart-water-heaters-could-pay-back-200-per-year-in-grid-services#gs.egZmoCh6

          1. Eric Habegger||# 30

            我认为我们不会达成一致意见。你的逻辑行不通。但我会让你有最后的发言权,但我完全不同意。我只是觉得你完全迷失在杂草中,偏离了正道。

  12. 专家成员
    Dana多赛特||# 31

    Eric:十多年来,我一直在研究这个问题(并从那些以此为职业的人那里学习这个问题)。今天的网格不是你妈妈的网格,明天的网格也不会像现在这样。可调度负载比乍一看要灵活和有用得多。utilitydive.com、greentechmedia.com和reneweconomy.com的档案中都有相当数量的合理可访问的材料,而不必深入研究更复杂的学术材料。

    在过去的20年里,落基山研究所电力小组的白皮书在估计电池成本下降和可再生能源学习曲线方面也被证明是有先见之明的,或者甚至过于保守。从这个页面下载的大多数报告都是很容易获得的:

    https://www.rmi.org/our-work/electricity/

    1. 专家成员
      Dana多赛特||# 32

      尽管这篇2012年的经典文章对2030年资本成本的假设高得可笑,但它仍然值得一读:

      https://ac.els-cdn.com/S0378775312014759/1-s2.0-S0378775312014759-main.pdf?_tid=2c5a291f-498b-4bd2-9374-9c026ee1a548&acdnat=1550095548_5f6337b0944dfca5f3d13884e0b059a0

      例如,在表2中:2030年太阳能每千瓦2848美元的预计资本成本约为2018年实际成本的3倍。他们预计2030年公用事业规模太阳能的成本与2018年小规模太阳能的成本相当。我不认为未来12年光伏价格会翻三倍,但它很可能会从现在的水平继续下降。

      因此,他们的可再生能源和存储成本都被夸大了,但他们的结论(从第69页开始)仍然是有效的:

      “我们发现90%的工作时间是最经济有效的
      一个由可再生能源产生180%电能的系统
      负荷需要,99.9%的小时用于发电
      几乎满足了290%的需求。只需要9-72小时的储存时间就可以覆盖
      在四年的时间里99.9%的负荷。这么多过剩的一代
      可再生能源是一个新概念,但它没有问题,也没有效率
      比建造一个火力发电厂更有问题
      需要250%电力输出的燃料输入,就像我们现在这样。

      以2008年的技术成本计算,30%的工时是最低成本组合
      我们评估。按照预计的2030年技术成本,成本最低为
      90%的时间完全由可再生能源满足。99.9%的时间,而不是
      成本最低,比今天的总电力成本还低。”

      他们假设2030年电动汽车电池容量成本只会比2008年降低一半多一点,而电动汽车电池成本在2008年至2018年(远早于2030年)之间已经下降了约四分之三。

      所以根据实际价格点的不同,弃风发电比储能发电便宜,反之亦然。但是,如果我们将可再生能源过度建设3倍,它仍然不需要超过72小时的存储时间就能达到99.9%,即使存储或可再生能源的预计成本非常高,总体上也比2008-2012年的电力成本便宜。

      光伏发电的预计成本已经是他们分析中使用的数量的1/3,但储能的预计成本大约是2030年预计成本的1/2,这将影响可再生能源的渗透水平,这是2030年甚至现在的最低成本。(在他们的分析中,考虑到可再生能源已经变得如此便宜,超过30%的可再生能源普及率将是目前电力成本最低的拐点。)

      但储能与弃风并不是唯一的轴心。

      该论文没有考虑到的是需求管理的程度,以及在没有实际存储(电动汽车电池或电网电池)的情况下,以极低成本开/关或时移的灵活负载的数量。自从这些早期的研究以来,PJM地区在管理可变电网负荷和可变输出可再生能源的需求响应能力方面已经有了实质性的增长,这种方法在那里还处于起步阶段,在北美大部分地区还处于产前阶段,但肯定会到来。需求响应越多,弃电的必要性就越少,而它对储能系统的经济影响就越大,因为当可变输出功率接近(或已经处于)溢出模式时,当负载接受电力时,储能系统的成本要比简单地转移高得多。

      这里有很多移动的目标,没有人期望转型能够达到可再生能源和储能组合的最低成本组合拐点,但长期趋势仍然是电价下降,因为(而不是尽管)可变可再生能源的更高渗透率,以及适度的存储。比起坐在扶手椅上的观察者在餐巾纸上计算所需的存储空间,它需要的存储空间要小得多。

  13. 专家成员
    Dana多赛特||# 33

    看起来Sonnen已经找到了一个非常有钱的买家来支持他们在全球范围内推出家用电池,这应该会加快家庭规模存储系统的成本降低速度,就像他们向曼德勒住宅提供的系统一样。

    https://www.greentechmedia.com/articles/read/oil-supermajor-shell-acquires-sonnen-for-home-battery-expansion#gs.jiJQyk9s

    很高兴看到更大的玩家进入这个市场!

    1. 专家成员
      彼得·恩格尔||# 34

      同样,Sonnen从成千上万的家庭收集电力并将其作为电网资源的努力可能会随着壳牌交易部门的专业知识而增长。

      Sonnen已经在德国将他们的住宅电池捆绑在一起,并有效地将其作为电网规模的储能系统出售。这种分布式存储的捆绑是一个重要的游戏规则改变者。公用事业公司将通过降低电费来支付你使用私人存储的费用。曼德勒的做法是一个粗糙的例子,没有“智能电网”控制——只是每天预先设定几个小时的停电期。即便如此,对于电力公司来说,这也足以让客户在剩余的购买电量上享受2/3的折扣。

      使这些电池真正具有可调度性,并将带有电池的电动汽车加入其中,电网规模的存储开始变得容易。剩下的就是政治、法规和投资回报率了。好吧,也许不是那么容易,但肯定不是不可能的。

    2. Eric Habegger||# 35

      我同意彼得的暗示。在与电网运营商密切合作的情况下,储能容量与电网需求的经济性和协调性更好。这意味着电网运营商能够使用的电池装置是非常可取的。电池10年的平均寿命对消费者来说确实是一个限制因素。在商业和公用事业规模上则不然。同样,在这10年期间,维护和更换电池所需的劳动力可以显着减少更多的电池位于更大的可访问点。如果技术或标准发生变化,对其进行修改也要便宜得多。我怀疑戴娜不同意。(或者不承认同意)

      1. Eric Habegger||# 36

        我应该补充一点,这种聚合存储的原则与在家庭层面使用EV存储并不矛盾。电动汽车本质上是用于交通的,所以适合居住。在不使用时,它们也可以用于网格支撑。我仍然认为这只是一种习惯的力量,从使用电动汽车的角度来看,专用的电网存储也应该在住宅层面。考虑到目前电池的短寿命,我认为把专用存储设备交给消费者是没有意义的。

        1. 专家成员
          彼得·恩格尔||# 37

          埃里克,

          我不同意当前电池寿命只有10年的说法。这还有待观察,但这些电池不会像电动汽车电池那样被滥用(快速充电、深度放电、极端温度)。而且,如果容量下降到80%以下,您仍然有容量——只是没有那么多了。维修几乎不存在,更换壁挂式单位很简单。是的,总体而言,与公用事业规模的设施相比,维护效率较低,因为公用事业规模的设施需要不断维护和现场更换。

          但在住宅中安装电池也有一个很大的优势,那就是离网弹性。有了挂在墙上的电池和合适的开关设备,你可以在停电时使用你的私人风能或太阳能为你的房子供电。对于许多房主来说,这足以让他们玩这个游戏。

          在我的地区,我们连续三年停电超过一周。许多房主花了1万多美元,有些房主花了3万多美元买备用发电机,这些发电机已经闲置了6年。如果他们在光伏板和电池上花了1万到3万美元,他们就可以在电费上节省一大笔钱,并且有能力在停电时蹒跚前行。这种心理上的好处具有真正的价值。

          飓风后重建的流行语之一是微电网及其对当地恢复力的潜力。有了我个人的纳米电网,我几乎可以忽略电网运营商在灾难发生后为保持电力供应所做的(或未做的)工作。

      2. 专家成员
        Dana多赛特||# 39

        栅极电池不具备电动汽车中使用的相同电池在正常使用中所能看到的深度循环和大电流。一些对电动汽车双向电力传输的现场测量显示,电动汽车电池的退化程度很低,甚至为负。这只是一种电池类型。没有理由相信液流电池只能使用10年。

        投资银行家们非常努力地追踪电网电池的生命周期成本,以及电动汽车电池的双向电力流动,这是一个非常好的消息,实际上有很强的学习曲线。要了解他们是如何看待这个问题的,请看:

        https://www.lazard.com/media/450774/lazards-levelized-cost-of-storage-version-40-vfinal.pdf

        请注意,我们只是进入了电网电池产量的冰山一角,根据典型的制造业学习曲线,当产量达到PJM在2012年发布的最低成本电力分析中所设想的水平时,这个价格将会急剧下降,而现实世界的价格已经低于该研究对2030年的预测。

  14. Eric Habegger||# 38

    我明白你的意思,但我没有考虑到像你这样的情况,你在三个不同的年份里有很长一段时间没有电。你住在附近邻居很少的乡下吗?我想在你的情况下,我也会和你一样想要我自己的个人备份存储。

    我担心的是全球变暖的影响越来越大。问题是如何最快速有效地增加间歇性可再生资源,并将其整合到电网中,以减缓全球变暖。很明显,有不止一种解决方案来获得存储访问权限。你应该为你的情况准备个人备用电池,电网应该整合你的存储能力,并为你使用它来平衡间歇性可再生能源的输出支付费用。为什么会有人,尤其是我,想要剥夺你的能力?

    但事实是,在这个国家的许多地方,电网运营商希望利用你的情况来最小化他们自己的成本,使电网更具弹性和绿色。他们想利用你的情况来说服更多城市地区容易受骗的消费者,他们需要个人备份,并说服他们承担大部分费用。

    事实上,在更多的城市和郊区,走这条路是没有意义的。这将极大地减缓备用电池并入电网的速度。而且,如果采用单独安装的方式来增加容量,成本也会高得多。问题是,我已经看到一种政治宣传的结盟,试图说服每个人相信他们需要自己的个人支持,而实际上只有相对较少的人像你一样真正需要。对于电网运营商来说,说服人们这样做并购买自己的备用电池会便宜得多。如果不听取各方意见,人们往往容易上当受骗。电网运营商有自己的动机,并不总是服务于更大的利益。

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