到2021年，洛杉矶西部地区的电力使用可能会迎来应对气候变化的变革。
多年来，传统做法是在盛夏午后，工程师们会启动他们称之为“调峰机组”的设备，这是一种位于长滩的天然气发电厂。它用于帮助该地区的其他发电厂满足当日的峰值用电需求。因此，当空调开到最大功率，下班回家的人们打开电视机和其他电器时，电力供应将得到保障。
五年后，如果目前的计划顺利实施，“调峰机组”将不复存在，取而代之的是世界最大的储能电池，能够以每小时超过100兆瓦的功率持续供电四个小时。习惯性的午后用电高峰仍然会存在，但电池将能够应对，而无需更多化石燃料。它将在上午利用廉价的太阳能充电，这些太阳能原本可能会被浪费掉。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续产出关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的报道。
第二天一大早，电池将准备好迎接第二个用电高峰，这发生在人们需要热水并再次打开电器的时候。它利用夜间廉价电力充电，其中大部分电力来自风力涡轮机。
实现这一目标的政策现在已经到位，因为加利福尼亚州公用事业委员会设定了一个目标，要求公用事业公司建设储能能力，使用更多可再生能源，并在2050年前将该州的温室气体排放量减少80%。经济因素也到位了，因为当地公用事业公司南加州爱迪生公司在1800个其他替代调峰机组的方案中，选择了电池的设计者AES公司，这是一家位于弗吉尼亚州阿灵顿的公司。
这是储能设备首次在竞争中战胜传统发电厂。
而且这项技术似乎已经成熟。AES公司花了九年时间与电动汽车电池制造商合作。它已经学会了如何组装和控制越来越大的锂离子电池阵列。位于长滩的工厂建成后，将拥有18,000个电池模块，每个模块都相当于日产聆风汽车的动力装置大小。
但时机很糟糕。
廉价太阳能引发储能难题
这座大型电池要五年后才能投入运行，而南加州昨天就需要更多的储能容量。官员警告说，由于今年早些时候波特牧场天然气储存设施发生大规模泄漏，今年夏天该地区可能面临多达14天的计划停电。虽然泄漏已经停止，但该设施——为洛杉矶地区的17座发电厂供应燃料——可能要几个月才能完全恢复和测试。
与此同时，其他公用事业公司突然感到需要储存大量的电力。正如AES储能公司总裁约翰·扎胡兰奇克所说：“现在有点像狂野西部的开放市场。”
英国正在采购将在伦敦周围安装的储能系统，纽约州、夏威夷和智利正在考虑将储能作为替代建设更昂贵发电厂的方案。
推动这种情况的是日益丰富的廉价太阳能和风能，以及企业家们正在寻找储存和销售更多此类能源的方法。与此同时，老旧的燃煤和燃气发电厂的电力预测正在导致业主关闭更多电厂，从而在电力分配系统中留下更多缺口，因为它们将无法与更廉价的太阳能和风能竞争。
“我们已经陷入了一场即将发生的重大变革的开端。美国现在已经有超过一百万个太阳能屋顶，”能源部芝加哥附近阿贡国家实验室的电力部门分析师冈特·孔泽尔曼解释说。
他估计，在两到三年内，美国可能会有多达80万辆电动汽车，这一事件可能会进一步降低锂离子电池的价格，并导致在郊区、在为城市供电的电力系统边缘储存更多可再生能源。
特斯拉汽车公司等汽车公司也在提供大型家用电池，这是其汽车电池的近亲，用于在家中储存更多可再生能源。市场上还出现了“智能”家电，如洗碗机、热水器、恒温器和冰箱，这些家电配备了与公用事业公司通信的功能，以最大限度地减少用电高峰期（电价最高时）的用电量。
“最终，房主可能会变得几乎能源自给自足。您可能每年只需要从电网获取几个小时的电力，”孔泽尔曼说。
他指出，目前的电网并非设计用于处理大型双向电力和通信流，他认为更多可再生能源将是有益的且在政治上势不可挡。
“每个人都有一个最终愿景。这很清楚，”他说。“问题是，我们如何到达那里？这就是目前正在进行的大量研究的目的。我们能否在不搞砸的情况下拥有我们想要的所有这些不同属性？”
大型太阳能电池从“可爱”走向“关键”
到目前为止，大多数公用事业公司通过允许拥有太阳能电池阵列的房主将其部分电力出售回电网来巧妙地解决了积累太阳能的问题，这种做法称为净计量。
“你基本上是将电网用作电池。这就是为什么一些公用事业公司对此有点犹豫的原因。最大的问题是，谁来为此买单？”电力研究所 (EPRI) 的高级经理 Haresh Kamath 说道，EPRI 是一个由电力公用事业行业资助的非营利组织。
大型电网级电池可能耗资数百万美元，但电压剧烈波动导致的停电和电涌造成的损失很容易达到数十亿美元。
“如果电压过高或者出现一些可靠性问题，电网上可能会出现一些不良的有趣效应，”卡马斯说。
对于那些担心电网健康的工程师来说，对可再生能源存储的需求是相对较近才出现的。“几年前刚开始的时候，这还是一种新奇事物。“哦，这很可爱，”人们会说。“你正试图做大型电池，”位于华盛顿州太平洋西北国家实验室的储能首席工程师文斯·斯普伦克尔说。
他回忆说，五年前，能源存储协会在北卡罗来纳州夏洛特市举行年会，有300人参加。“今年，他们又回到夏洛特，参会人数达到了1500人。”
斯普伦克尔认为，对于美国不同的地区，储能解决方案和时间表将有所不同。
加利福尼亚州已经感受到了压力，但这种压力可能在未来五到十年内还不会传导到太平洋西北地区。风能和太阳能开始渗透到西北地区的电网，但当电力波动时（总是会波动），该地区的水力发电可以很容易地平衡电力需求。水坝具有过剩的蓄水能力和抽水蓄能设施，可以在电力便宜时将水抽到山顶水库，然后在电力昂贵时通过涡轮机发电，因此可以像大型电池一样发挥作用。
但对更多可再生电力的需求正在上升，而增加水力发电容量的空间很小。斯普伦克尔认为，部署更多和更大的电池可能比建设新的水力发电设施便宜得多。
“理想情况下，储能是您可以放在电网上的最灵活的资产，”他说。
等待大型电池上路
目前，公用事业公司才刚刚开始使用试点项目来探索更大的电池如何帮助他们利用美国日益拥堵的电力高速公路。
恰如其分的是，这些试点项目大多探索锂离子电池的存储用途。它们是在美国发明的，但多年来一直默默无闻，直到日本电子公司索尼公司将它们商业化，用于为摄像机和卡带播放器等小型机器供电。
很快，它们为手机、电动工具和模型飞机带来了更强大的动力和更长的寿命。这些又促成了更雄心勃勃的商业实验。2006年，特斯拉将6,800个锂离子模型飞机电池安装在一辆套件组装的跑车的引擎盖下。这促成了特斯拉的第一款汽车，运动型Tzero，以及汽车行业向插电式电动汽车方向发展的小型但加速的运动。
AES公司是一家位于弗吉尼亚州阿灵顿的公司，正在设计100兆瓦的电池，为洛杉矶西部地区存储电力。它是第一家迈出下一步，也可能是最雄心勃勃和最昂贵的飞跃的公司，即将锂离子汽车电池用于为世界上最大的机器之一：北美电网供电。
作为参考，100兆瓦的输出功率大约是一座现代核电站发电量的十分之一。
“我们倾向于不专注于试点项目，而是专注于更多商业风险投资，”该公司存储部门总裁扎胡兰奇克解释说。*
这家母公司在世界17个国家拥有和运营发电厂。它有资金、专业知识和雄心壮志来创建新的业务和合作伙伴关系。其早期电网项目（位于西弗吉尼亚州）的合作伙伴之一是A123 Systems LLC，这是一家位于马萨诸塞州沃尔瑟姆市的先进锂离子汽车和巴士电池的开发商和制造商。**
改进“频率调节”如何为洛杉矶铺平道路
2010年，一支AES卡车队将一排53英尺长的集装箱拖到西弗吉尼亚州的劳雷尔山。这些集装箱上贴着“智能。电力。交付”的标签，装载了320个A123电动汽车电池。它们并排停放在一个风力发电场附近，该风力发电场的61台涡轮机正在多风的山顶附近发电。
更多的卡车抵达，拖着较短的集装箱。它们装有将电池连接到风力发电场引出的电力线所需的变压器、逆变器和其他控制设备。其他集装箱装有空调设备，以防止不断增长的大型电池迷宫过热。最后，增加了一个主控制系统。
看起来像一个布满电线的商业停车场的地方连接到了当时阿勒格尼电力公司的一个变电站，阿勒格尼电力公司是参与大规模PJM互联有限责任公司（一家区域输电组织，其线路为美国东部13个州输送批发电力）的公用事业公司之一。
在2011年之前，当这个巨大的户外电池启用时，PJM已经耗尽了抽水蓄能来控制风力发电的增长，风力发电在夜间积累得最快。在某些地区，PJM被迫向公用事业公司付款以接收风力发电，以保持其电力输送频率的平衡。在这一点上，电网要求非常高。其交流电的振荡频率必须固定在定义为60赫兹的测量值上。
如果电流超过这个值，保护昂贵电力设备免受过载的开关就会开始关闭系统。“如果电流过低，您可能会开始导致系统性故障，从而导致电压骤降和其他问题，”扎胡兰奇克说。
劳雷尔山项目旨在实现的目标称为“频率调节”。当电力需求增加时，储存在电池中的风力发电会将更多电力输送到电网。当系统中有过多电力涌入时，其电池会将更多电力吸入存储。它可以在一秒钟内做出这些调整，从而节省多余的电力，以便在第二天以更高的价格出售。这对电网有利，对扩大可再生能源市场有利，对创新者也有利。这为AES带来了更大的项目，包括洛杉矶项目。
“AES一直是一家试图展望下一步发展方向的公司。是否有更好的服务方式？”扎胡兰奇克说。
*编者注（2016年7月19日）：此句在发布后经过编辑。原文错误地声称该公司的存储部门是核能部门。
**编者注（2016年7月19日）：为了澄清起见，本段在发布后经过编辑。
经Environment & Energy Publishing, LLC.许可，转载自Climatewire。 www.eenews.net，202-628-6500