PG＆E公司與特斯拉和Vistra公司合作部署大型電池儲能系統，以代替現有的天然氣發電廠提高供電可靠性

太平洋煤氣電力公司（PG＆E公司）與特斯拉和Vistra公司合作部署大型電池儲能系統，以代替現有的天然氣發電廠提高供電可靠性。

加利福尼亞州公用事業部門PG＆E公司希望證明大型電池儲能可以取代天然氣發電廠，并節省納稅人的資金。

該公司向當地監管機構申請批準建設四個儲能工廠，為南灣（SouthBay）/莫斯蘭丁（MossLanding）區域提供電能。這個請求包括建設有史以來兩個最大的電池儲能系統：Vistra能源公司的300兆瓦/1200兆瓦時儲能項目和特斯拉公司的182.5兆瓦/730兆瓦時儲能項目。

注：特斯拉將為新項目提供電池組，總輸出功率為182.5MW，持續時間可達4小時。這意味著總裝容量達到了730MWh，相當于超過3000套的TeslaPowerpack2。

除了打破儲能系統容量的記錄之外，這兩個項目建成之后將會對加利福尼亞州努力使電網脫碳的關鍵問題進行測試。而目前容量最大的儲能系統是特斯拉公司在澳大利亞安裝部署的100兆瓦儲能系統。

當天然氣發電廠商Calpine公司尋求建設三個天然氣發電廠來保證電網的可靠性時，加利福尼亞州公用事業委員會于今年1月否決了這一要求，并要求PG＆E公司開發部署儲能替代品。加利福尼亞州公用事業委員會的分析得出的結論是，采用電池儲能系統對于納稅人來說比在經濟上受到挑戰的現有的天然氣發電廠要好得多。

有人認為這一建議是一種高科技和低碳未來的預兆，也是對于電網可靠性的一種魯莽賭博。因為只要天然氣持續提供，天然氣發電廠就可以持續運行，而電池儲能系統則可能耗盡電量。

“如果某天需要備用電源長時間供電，而在4小時電池儲能系統的電能釋放之后，還需要供電8小時，那么加利福尼亞州公用事業委員可能重新考慮天然氣發電廠的建設問題。”WoodMackenzie美洲電力和可再生能源團隊的研究主任WadeSchauer當時表示，“在此之前，這似乎是州立法機關和加利福尼亞州公用事業委員會所追求的目標。”PG＆E公司對這些問題的回答似乎有些擔憂。

Vistra電池儲能工廠的規模將是目前在美國Fluence公司Alamitos儲能項目規模的三倍，將于2020年12月開通運營，并運行20年。特斯拉公司的電池儲能項目將于同一時期上線，并運營20年。Micronoc公司儲能系統將于2019年10月開始運營，為期10年，Hummingbird儲能公司將建造一個75兆瓦/300兆瓦時的系統，為期15年。合同從2020年12月開始。

PG＆E公司提交的文件揭示了相對于現有或新的天然氣發電廠，電池儲能系統將如何降低成本。規模效應有助于降低組件成本。特斯拉公司提供的電池儲能系統將部署在PG＆E公司在莫斯蘭丁（MossLanding）變電站內。除了為公用事業公司提供電能之外，莫斯蘭丁項目還將參與CAISO市場，為CAISO控制的電網提供能源、輔助服務和其他服務。”

Vistra公司在給投資者的一份報告中回應了這些因素。該公司將電池儲能系統安裝在現有的天然氣發電廠中來降低開發成本。憑借與PG＆E公司簽定的20年合同，Vistra公司可以使用電池儲能系統在電力批發市場提供能源或輔助服務。

02尖峰燃氣電廠與電池儲能，你死我活的PK？

蓋許多電廠，只在尖峰的時候啟動，攤提上成本相對較高，尖峰燃氣電廠的容量因數，往往只有5%~6%;由于尖峰燃氣電廠往往是開放、單循環而非能源效率較高的復循環，使得同為燃氣發電，尖峰成本較高;燃氣雖然啟動與升載快速，但從最低轉速升到最高最快也仍要數分鐘的時間，同樣因應尖峰突發需求，電池儲能系統幾乎是即時，反應遠遠更快;燃氣電廠雖然較燃煤電廠的空污少，但仍非全無污染，加上天然氣管線與儲槽等設施的安全性考量，因此必須興建在距離都會人口密集區稍遠之處，因而有電力輸配方面的需求，電池儲能完全沒有空污問題，可配置在用電所在的都會區，對電力公司來說可省去輸配骨干瓶頸的煩惱。

電池儲能系統唯一不如尖峰燃氣發電廠之處，在于若電力短缺危機持續不是只在短暫尖峰時刻，而是延長到大半天，燃氣發電廠只要供氣不斷絕，就能一直開啟發電，電池儲能系統所儲存的電力用罄，就無用武之地。因此，電池儲能系統到底能否取代，或能取代多少尖峰燃氣發電廠市場，端看電力調度時到底是短暫尖峰需求多，還是延長的需求多?

檢視美國尖峰燃氣發電廠的營運狀況，以俄亥俄州的特洛伊電廠為例，2017年啟動46次，平均啟動5.2小時，只有8次啟動時間超過8小時，3次啟動時間超過10小時。蒐集電廠啟動時間數據，加以分析的結果發現，目前4小時儲能時間的電池儲存系統表現不佳，無法取代大多數的尖峰燃氣電廠啟動事件，但只要增加到6小時，就能處理74%的尖峰，若擴增到8小時，則可涵蓋90%，10小時系統可處理97%需求。

實際上，若電力調度機構有電池儲能系統可應用，并不會撐上10小時，而是用以拉平離峰尖峰差距后，讓燃氣電廠以基載或至少中載方式運轉，離峰多發的電力儲存起來，轉到尖峰使用，減少燃氣發電廠閒置的時間，提高燃氣發電的容量因數，相對來說，也同樣的電力，也就不需要那么多燃氣發電廠。因此，電池儲能取代燃氣發電的市場，并不是完全淘汰對方。長時間的狀況仍會由燃氣發電廠扛起，但短時間的啟動關閉需求，則由電池系統取代。

顧問公司伍德麥肯茲(WoodMackenzie)預估美國未來10年內會有20吉瓦(gigawatt)總發電容量的新燃氣發電廠啟用，4小時的電池儲能系統能取代其中32%需求，也就是估計約6.4吉瓦，這些機會將主要在加州、德州、亞利桑那州，而若8小時的電池儲能系統很快降低成本進入商用化階段，可取代其中82%需求，也就是13.1吉瓦。電池儲能產業正磨刀霍霍，希望搶食這塊大市場，相對的，GE公司為首的燃氣產業則拚死守衛自己的市場。

03尖峰燃氣電廠與電池儲能，有搭配合作的空間

到底這場爭奪戰誰能勝出，目前只能說戰況膠著，加州電力公司早已積極布建能源儲存，佛州、北卡羅來納、亞利桑那州也正在規劃能源儲存，但服務範圍及于維吉尼亞州、北卡羅來納的道明能源(DominionEnergy)則重押燃氣而較不重視能源儲存，認為電池價格還不夠低，因此能源儲存目前并不在考慮範圍。

道明能源的5、15、25年長期資源整合計劃中認為，現代化的電網將會創造更動態化的系統，最好能因應大量電網級的太陽能發電設施，以及大量小型、廣泛分布的分散式能源資源。這樣的敘述，聽起來應該重視大量能源儲存系統建置，道明能源資源整合計畫表示除了傳統的抽蓄水力發電以外，也持續關注電池與飛輪儲能技術的發展，但是道明能源承認對儲能的關注不如燃氣。

道明能源的分析規劃到2033年至少新建8座燃氣電廠，總發電容量3.664吉瓦，道明能源表示，在當前的時點，要配合可再生能源的間歇性，天然氣是最具成本效益的備援能源。不過，未來若成本結構改變，電池可望逐漸占據更重要的角色，下次將于2020年發表的長期資源整合計畫，會更注重電池。道明能源表示自1985年以來就運作3吉瓦容量的巴斯郡抽蓄水力發電廠，因此理解能源儲存的重要性。

道明能源和其他州、其他電力公司，對能源儲存的積極度差異，可說表明了現在正是燃氣與電池大戰的僵持時刻，兩者目前利弊相抵不分軒輊，但隨著電池成本將隨時間下降，燃氣的成本則未必，因美國天然氣價格已不易再大幅降低，終究電池會逐漸勝出。

電池與燃氣發電并非真的只能你死我活，電池儲能與燃氣其實有搭配合作的空間。韓國電池能源儲存公司Kokam提供澳洲阿林塔能源(AlintaEnergy)一處礦業巨擘必和必拓(BHPBilliton)鐵礦坑的微電網設施，就是結合開放循環燃氣發電與電池儲能，含一座178百萬瓦發電容量的開放循環燃氣發電機，以及30百萬瓦、1.14萬度電的電池儲能設施，儲能系統由5座約2,200度電儲存容量的貨柜大小儲能設施組成，使用Kokam鎳錳鈷叁元鋰電池(LithiumNickelManganeseCobaltOxide,NMC)，電池最大放電電量為10庫倫，高于一般鋰電池的3庫倫，以在短時間內提供大量電力，宣稱可耐用1萬次充放電循環，保固10年。電池能應付礦坑用電需求上上下下波動，避免燃氣發電機組需不斷升載降載的負擔，可提升燃氣發電的能源效率，更能減緩機組的損耗。

燃氣陣營的龍頭GE公司也對此有類似見解，GE與南加州愛迪生(SouthernCaliforniaEdison)，共同合作設置一組燃氣與電池混合設施，結合50百萬瓦的尖峰燃氣電廠，與10百萬瓦、4,000度電電池儲能設施，已讓燃氣機組更有效率運作，燃氣機組盡量以最有效率的方式運轉，而每5~15分鐘上上下下配合電網提供的旋轉備轉容量(spinningreserve)需求，則由電池去應付。

芬蘭陸用和海上動力系統公司瓦錫蘭(W?rtsil?)，2017年買下電池儲存軟體公司綠鐵匠(Greensmith)，也一樣正在商用化內燃發電機與電池混合系統，利用電池讓燃油發電機更節省燃料，提高燃油效率，每年使用的燃料可因此減少6%，也相對減少了碳排放。

終有一天，當電池成本降到一定門檻之下，搭配可再生能源普及，世人可能再也不需要燃氣發電，而將跟隨燃煤發電如今的趨勢，逐漸成為歷史陳跡。值得一提的是，整個行業的電池存儲成本在持續下降：2010~2016年，其下降了73%，即每KWh從1000美元減少到了273美元。業內人士預計，到2025年的時候，這一成本會進一步下探到69.5美元/KWh。

但當前電池仍未能達到能大量取代燃氣的成本門檻，反而短時間內，電池與燃氣發電還可以達成「互利共生」，彼此和平共處，但這樣的和平能維持多久，就很難說了。