一个被称为“光伏调峰电厂”的有点令人困惑的装置能否开始解决美国一些最紧迫的与气候相关的能源问题？
这是公用事业公司、一些州以及最近的能源部开始着手解决的问题。在这项技术探索中处于领先地位的是阳光充足的夏威夷群岛。
在过去四年中，当特朗普政府专注于重振美国煤炭工业时，美国公司AES Corp.、一家农村电力合作社和海军一直在开创无排放的区域系统，这些系统正在取代大量化石燃料电力。
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它们是太阳能电池阵列与更高效、更灵活的控制、存储和配电系统相结合。它们可以存储太阳能电力，然后在傍晚（下午4点至晚上10点）和清晨（早上6点至9点）阳光减弱或刚开始增强时，用其来满足峰值电力需求。
其中一个调峰电厂正在夏威夷第四大岛考艾岛上运行，另一个可能在今年年底前完工。现在，运营该州三家最大公用事业公司的夏威夷电力公司已决定增加该州的实验。它正在权衡 75 项提案，其中许多提案将存储用于太阳能、风力发电和其他相对较新的技术。
可再生能源存储是一个快速增长的行业。国家可再生能源实验室 (NREL) 最近的一份报告称，2019 年第三季度新设施增加了 93%。一些最新的提案将取代夏威夷现有的两座最大发电厂，这些发电厂目前燃烧石油和煤炭。
夏威夷电力公司和州监管机构希望今年通过计划将更多配备储能的可再生能源发电厂与大约 80,000 个私人屋顶太阳能系统整合，从而缓解转型过程——这是美国太阳能住房比例最高的。潜在的好处将包括大幅降低二氧化碳排放量，并为越来越多的电动汽车提供更清洁的燃料，因为可再生能源的使用正在整个岛屿上蔓延。
“要使这一切顺利进行，很多事情都必须到位，”夏威夷电力公司战略规划高级副总裁吉姆·阿尔伯茨在一份声明中说。但他补充说，一个进步的迹象是，夏威夷很快将“远远超过一半”，以实现其到 2045 年 100% 依赖可再生能源的目标。
这可能是自 1881 年以来夏威夷最惊人的能源转变，当时卡拉卡瓦国王前往纽约在他家中会见托马斯·爱迪生，观看他非凡的白炽灯泡。几年后，爱迪生还提出了一个很有前途的锂离子电池配方。
他的电池想法当时没有产生任何影响，但灯泡产生了影响。卡拉卡瓦国王返回檀香山，于 1882 年建造了他的伊奥拉尼宫。四年后，他将其电气化，使其成为世界上首批闪耀着爱迪生看似神奇发明的皇家住所之一。檀香山的电灯街灯紧随其后，于 1888 年出现。
但与其他州相比，夏威夷发现发电的经济性非常困难。它长期以来拥有全美最昂贵的电价。这是因为该州没有石油、天然气、煤炭或可以提供水力发电的大型河流。
其发电厂的大部分燃料（主要是柴油）必须从美国大陆进口。一些小型发电机燃烧甘蔗作物的废料来发电。
总部位于弗吉尼亚州阿灵顿的国际电力公司 AES 的一家子公司总裁伍迪·鲁宾将光伏（光伏）电厂组装起来，他仍然发现自己将其描述为“新玩具”，邀请人们开始“玩它”。
他的子公司位于科罗拉多州博尔德，找到了一个有趣的玩耍场所。它在美国国家可再生能源实验室附近的弗拉特艾恩斯校区建造了其第一个太阳能储能系统的较小版本，研究人员在那里研究电网集成问题。
在那里，能源部下属机构国家可再生能源实验室 (NREL) 完成了它自己的“玩具”。它是一个高性能计算用户设施，是一台非常大的计算机，配备了数据，甚至还有电源，可以模拟给定区域电网的怪癖。
“我们能够像在夏威夷一样测试这个设备，”国家可再生能源实验室研究工程师普热梅斯瓦夫·科拉莱维奇说。
鲁宾引入了一个模型电池存储系统，并开发了一个控制系统，该系统使用称为逆变器的设备，将存储在电池中的直流电转换为可以在考艾岛电网上传输的交流电，同时保持其所需的电压限制。
然后，AES 带来了一些感兴趣的客户。其中一位是考艾岛公用事业合作社，它想要一个复杂的太阳能电池阵列和储能设施。它帮助鲁宾修改了设计，并同意如果 AES 同意拥有和运营该工厂，则购买电力。该项目于去年在一个占地 150 英亩的以前的甘蔗种植园上完工。
一些事件促成了这笔交易，包括大型锂离子电池价格的急剧下降以及消费者对太阳能的需求不断增加，因为太阳能价格暴跌。去年 6 月，代表美国私营电力行业的爱迪生电力研究所向 AES 颁发了最高奖项，表彰其“以空前的规模整合光伏电池和储能，将可变可再生能源发电转化为安全、可靠且易于调度的电力”。
在接受该奖项时，AES 总裁兼首席执行官安德烈斯·格卢斯基表示，该项目已证明太阳能加储能可以提供“全天候可再生能源”，并取代“全球许多其他市场中的传统发电形式”。
格卢斯基表示，第一个目标将是取代数百座传统的燃油和燃气调峰电厂，但美国国家可再生能源实验室的专家表示，太阳能调峰电厂的市场将比这更广阔，因为太阳能电池阵列可以足够大，以帮助公用事业公司减少白天对化石燃料的需求。
清洁能源在夏威夷蓬勃发展
公用事业人员称为调峰电厂的发电厂已经存在多年，但似乎没有人确切知道在任何给定时间有多少正在使用。公用事业公司在美国运行 1,800 多台发电机。大多数调峰电厂的发电能力都很小，但有时会引入更大的发电厂来处理季节性需求，例如随着夏季变暖而不断增长的空调需求。
“其他调峰电厂一年中会在短时间内频繁运行，”美国能源信息署负责研究电力统计和能源创新的团队负责人格伦·麦格拉斯解释道。“目前，只有大约十几个电池具有支持调峰任务的持续时间，但随着安装更多电池，这种情况可能会改变。”
在将他的第一个太阳能储能调峰电厂的输出卖给考艾岛合作社后，鲁宾将另一位客户带入了美国国家可再生能源实验室。那是海军，它想要一些略有不同的东西来为包括夏威夷 Kekaha 附近一个基地在内的区域供电，该基地有一个大型导弹试验场。海军专家与 AES 合作，在美国国家可再生能源实验室计算机和电力模拟器上调整了设计。
最终产生了太阳能调峰电厂，该电厂可以在紧急情况下转变为微电网，从而可以在岛屿停电的情况下，全天候保持基地内重要设施的运行。据为 33,000 名客户服务的考艾岛合作社称，该版本计划于今年完成，将使该岛的可再生能源使用率超过 60%，使其成为美国最清洁的电力系统之一。
夏威夷未来将走向何方尚不完全清楚，但特朗普政府虽然未能恢复衰落的煤炭工业，但刚刚宣布了一项能源战略，可能会像卡拉卡瓦国王为檀香山所做的那样。它可能会使夏威夷新兴的可再生能源发电和存储技术成为美国未来多年能源现代化工作的榜样。
1 月 8 日，新任命的能源部长丹·布鲁耶特公布了他所谓的能源存储大挑战。它是特朗普总统 2020 年预算中隐藏的 1.58 亿美元计划的一部分，该计划旨在创造和“维持美国在全球能源存储领域的领导地位”。
正如布鲁耶特所描述的那样，其目标是建立“到 2030 年独立于国外关键材料来源的安全国内制造业供应链”。
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