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極客網(wǎng)·新能源9月24日 美國能源部下屬的三個主要國家實驗室的部門主管日前接受行業(yè)媒體的采訪，對美國如何構建電池儲能系統(tǒng)的價值鏈以及開發(fā)下一代儲能技術進行了分析和探討。
勞倫斯伯克利國家實驗室(Berkeley Lab)、勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）和SLAC國家加速器實驗室的三名主管指出，美國在全球范圍內面臨激烈的競爭，而在鋰離子電池的原材料到成品的各方面都嚴重依賴進口，但美國有能力超越當前的鋰離子電池技術，開發(fā)更新的創(chuàng)新電化學技術以及下一代儲能技術。
問：電池材料分析機構Benchmark Mineral Intelligence公司指出，電池需求增長與供應之間嚴重脫節(jié)，尤其是在原材料供應方面。請問你對當今用于電池儲能系統(tǒng)的鋰離子電池供應鏈有何看法？
Steve Eglash：電池制造業(yè)的蓬勃發(fā)展和電池需求的急劇增長并不是由儲能行業(yè)驅動的，而是由電動汽車行業(yè)驅動的。但在不久的將來，將會受到儲能行業(yè)的驅動。
毫無疑問，如今的電池供需失衡。為什么汽車制造商在很多情況下都無法獲得他們想要的電池數(shù)量？我認為制造能力比原材料更重要。而對于儲能系統(tǒng)來說，我認為主要問題是價格和性能。
總的來說，為電動汽車制造的鋰離子電池在能量密度、價格以及提供更多能量等方面并不理想。雖然當前的電池性能對于電動汽車來說綽綽有余，但它們仍然不是適用于電池儲能系統(tǒng)的產(chǎn)品。
限制儲能部署快速增長的不是供應鏈，而是沒有更合適的電池產(chǎn)品。我認為這種情況在未來幾年內仍會存在。有些電池可以最大限度地提高功率密度，從而減輕重量適配電動汽車輕量化需求，但對于固定儲能應用來說并不重要。
與電動汽車所需續(xù)航時間的較短的電池相比，電池儲能系統(tǒng)的電池持續(xù)放電時間將超過12小時或24小時，甚至96小時。因此，電池供應鏈的問題對于儲能行業(yè)和交通運輸應用的影響不同。
NoelBakhtian：我們看到電池在運營和供應方面面臨困難，而且速度正在放緩。我認為這是制造業(yè)的問題，因為美國生產(chǎn)的電池很少，而全球的電池主要來自歐洲和中國。
令人興奮的是，全球用戶對電池的需求飆升，而電池儲能行業(yè)顯然是其中的一個重要部分。根據(jù)預測，到2030年電池行業(yè)需要投資2600億美元。
伯克利實驗室目前具有研究氫氣儲能的團隊，也有研究液流電池的團隊，并研究熱儲能、壓縮空氣儲能等其他類型儲能技術。
伯克利實驗室的儲能中心如今正在研究兩個主題，其中一個是電池供應鏈。我們正在與美國能源部和供應鏈領域的其他實驗室密切合作。
問：儲能技術上需要采用適合的電池，是不是已經(jīng)有這樣的產(chǎn)品，但沒有實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，或者沒有大規(guī)模建造？
Noel Bakhtian：如果說的是持續(xù)放電時間兩到四個小時的電池儲能系統(tǒng)，鋰離子電池當然是理想的選擇。但是，在過去幾年美國能源部和行業(yè)廠商大力推動長時儲能的情況下，其他一些儲能技術在降低成本方面更具意義。
Steve Eglash：我們專注于電化學儲能的研究，或者研究類似電池的技術（例如液流電池和燃料電池），我們的研究將在多個方面同時進行。
伯克利實驗室和SLAC國家加速器實驗室有大量研究人員在開發(fā)和研究新的化學物質，而關鍵礦物和材料是研究的重要組成部分。
電池需要采用地球上豐富的材料，并且能夠以環(huán)保方式獲得，可以在美國本土或友好國家獲得，最終不會過度依賴進口電池產(chǎn)品或原材料。此外，對電池還需要完整的生命周期的分析，其中包括具體的能源回收和再利用，以及水資源的利用。
問：作為美國能源部下屬的國家實驗室，你們的研究工作將與美國政府的目標和美國能源部的優(yōu)先事項保持一致。《降低通脹法案》最近獲得通過，這將激勵美國國內制造業(yè)，而在此之前不久也通過了《兩黨基礎設施法》。這可能會產(chǎn)生什么樣的影響？
Steve Eglash：《兩黨基礎設施法》正在為美國建設基礎設施提供大量資金，我們作為美國能源部的技術機構獲得了一些研發(fā)資金。
在大多數(shù)情況下，《兩黨基礎設施法》提供的數(shù)十億美元將提供給參與部署和擴大規(guī)模的能源開發(fā)商、公用事業(yè)公司和其他組織。而國家實驗室可以發(fā)揮重要的貢獻和作用，這些資金可以幫助構建真正可擴展的解決方案。
Noel Bakhtian：用于電池的研究的資金將有70億美元，例如伯克利實驗室已經(jīng)獲得了30億美元。
問：歐盟投入大量資金構建電池價值鏈，歐洲電池聯(lián)盟是實現(xiàn)這一目標的主要工具。這有什么借鑒之處嗎？
Noel Bakhtian：歐盟實際上投入了更多的資金，遠遠超過美國投入的70億美元，而且他們已經(jīng)為此努力了多年。我們實際上是在努力追趕，并從中吸取經(jīng)驗和教訓。
歐盟委員會副主席馬羅斯·塞夫科維奇最近與華盛頓特區(qū)的官員會面，他們就開展合作達成了協(xié)議。我們在伯克利實驗室與歐洲電池聯(lián)盟高層進行了交流，并與加州能源委員會就如何更好地合作開展了一次圓桌會議。
而令人感興趣的是，我們在一開始就關注到了電動汽車行業(yè)對電池的需求。其部分原因是，隨著電動汽車越來越受歡迎，世界各國正在禁止或限制燃油汽車的銷售和生產(chǎn)。
在儲能技術的研究方面，伯克利實驗室在電網(wǎng)建模和分析方面擁有很強的能力，我們必須弄清楚真正的需求是什么。雖然在儲能材料和技術方面進行創(chuàng)新，但電網(wǎng)技術也需要創(chuàng)新，并且需要了解正確的組合將是什么。
問：國家實驗室可以為儲能技術做出什么貢獻？
Steve Eglash：儲能技術是我們三個實驗室的一個主要研究領域，也是美國能源部的優(yōu)先事項。
毫無疑問，更多地部署和使用儲能系統(tǒng)可以使用電網(wǎng)運營更可靠、更有彈性，能夠更好地整合越來越多的可再生能源，而這些可再生能源的發(fā)電通常是不可調度的。
儲能系統(tǒng)不僅支持更多的可再生能源，也將支持能源轉型。毫無疑問，未來需要部署更多的電網(wǎng)規(guī)模儲能系統(tǒng)。
我們的一個研究小組最近研究了如何更好應用儲能系統(tǒng)，即需要部署多少儲能系統(tǒng)才能在電網(wǎng)上實現(xiàn)一定水平的可靠性和彈性。他們得出的結論是，目前還沒有理想的模型來解決這個問題。
對于電網(wǎng)實現(xiàn)更高可靠性和彈性，需要采用多少儲能系統(tǒng)，其估計值范圍很大，例如可能需要目前的10倍或更多，因此仍然有很多問題需要解決。
問：在未來幾年，是否有一些研究試圖解決電網(wǎng)需要部署多少儲能系統(tǒng)這一問題？
NoelBakhtian：我們將會看到更多的研究，但也要考慮一些問題是：需要了解部署什么樣的儲能系統(tǒng)？不僅知道需要部署多少儲能系統(tǒng)，還要知道部署什么樣的儲能系統(tǒng)？持續(xù)時間多長？具有什么樣的特性？
Tony VanBuuren：你所說的電網(wǎng)采用儲能系統(tǒng)涉及到國家安全。因此，北美電網(wǎng)可靠性模型NARM是實驗室研究的一部分。
這個模型中需要解決很多問題。例如，如果發(fā)生了中斷事件，電網(wǎng)有多可靠？需要是什么樣的儲能系統(tǒng)？應對氣候事件的能力如何？需要在哪里部署儲能系統(tǒng)？如何開始融入氣適應能力？
而儲能系統(tǒng)可以將這一切聯(lián)系在一起。例如國家安全、氣候適應力、儲存能源等；并且正在整合新技術，無論是熱能還是氫能；而且還跨越各種領域。這些就是我們致力研究儲能系統(tǒng)的原因。
原標題：美國如何構建電池儲能系統(tǒng)和下一代儲能技術？
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