太阳能可能是能源生产的未来,但就目前而言,它造成了很多问题。能源生产商、电网管理者和能源市场一直在努力适应太阳能电池板安装量的增长,尤其是在加州等地区。

简而言之,问题源于两个简单的事实:首先,太阳能不会在晚上发电,其次,我们还没有大型的电网级电池,能够储存多余的太阳能,并在太阳落山后释放。

部分解决方案是使用许多已经连接到电网的小电池,即那些为电动汽车供电的电池,这个想法通常被称为车辆到电网,或V2G。虽然这个想法已经存在了好几年,但进展非常缓慢,但研究人员最近在实现V2G商业用途方面取得了一些重要的里程碑。

太阳能和鸭子曲线的问题

能源公司需要调整生产以满足消费者需求,这对于碳氢化合物燃烧等不可再生能源来说很容易。但随着太阳能在美国,生产受限于太阳升起的时间。例如,当太阳下山时,人们需要从电网中获取更多电能来打开电灯,能源公司需要迅速增加煤炭、天然气和其他能源的产量。这对基础设施来说既昂贵又费力,因为发电厂和工作人员不是为此设计的,也没有接受过相关培训。

这种快速增长最能说明问题的是鸭曲线.白天消耗的不可再生能源和下午晚些时候的急剧上升看起来像一只鸭子的形状。

如果像加州这样的地区,也就是这张图的来源,继续以预计的速度增加光伏发电,到2020年,它们将面临生产过剩的风险。事实上,夏威夷对太阳能的快速采用在太阳落山时产生了如此急剧的上升以至于他们的图表被称为尼斯湖水怪曲线在尼斯湖水怪的长脖子之后。一些发展中国家的尾盘涨幅甚至更明显,形成了一些人所说的鲨鱼曲线

另一个问题是,太阳能发电厂在白天发电的能力太强了。它们的产量如此之高,以至于有些需要下线以避免电网供过于求,这一过程被称为缩短.这削弱了电网的可靠性,使建设新电厂在财务上缺乏吸引力,并对能源市场造成不利影响,因为能源价格在很大程度上是由供需决定的。

长期解决这些问题的办法是使用足够大的电池来储存多余的太阳能。虽然有其中许多正在开发中,在大规模实施方面仍然存在障碍。

汽车电网

直到更大、更好的电池这些电池被用来储存多余的太阳能,能源公司、汽车制造商、监管机构和研究人员正转向电动汽车中已经存在的电池。因为很多车都是大约80%的时间是空闲的它们的电池可以在用电高峰时段将能量回馈给电网,并在生产高峰时段储存多余的太阳能。

虽然这听起来相对简单,但快速进入该领域就会发现许多复杂问题。例如,电动汽车的电池是锂离子电池,它们的寿命只有不到500次充放电循环。被迫经历更多的周期会缩短他们的寿命,尽管研究结果相差很大。然而,工作正在进行中用锂硫、镁离子或钠离子电池取代锂离子电池,寿命更长。

另一个问题是,大多数电动汽车的电池和连接件都不是双向的——也就是说,能量只能单向流动,而反向流动需要用逆变器将电池的直流电转换为电网的交流电。这可能会导致巨大的能量损失。

还需要弄清楚是谁在为电池寿命和逆变器的损失买单。消费者需要承担额外的成本,还是能源公司的责任?汽车制造商生产双向电池和连接件的动机是什么?

这些可能是最大的问题,但也存在其他问题。例如,客户允许他们的电池以这种方式使用是自愿的还是强制的?电网管理人员将如何安排和控制存储能量的释放,以避免电网超载?需要通过什么样的法规才能奏效?

目前的研究

为了帮助回答这些问题,研究人员喜欢在山核桃街这家总部位于奥斯汀的非营利机构一直在进行广泛的测试。特别是,在奥斯汀能源公司和能源部的资助下,他们把重点放在了新型日产聆风(LEAF)上,这是首批提供汽车到电网的商用汽车之一。

就在最近,他们成功地将能源转移回电网并收集了大量数据点以供仔细检查。利用这些数据,公司分析本地电网的影响,充电站的效率,影响电池的过程,能量损失超过给定的距离,和许多其他数据点,所有必要的帮助奥斯丁和周边地区增加太阳能生产的数量,不可分割的一部分奥斯汀照耀

山核桃街(Pecan Street)在美国各地也有数百个志愿者家庭,他们可以收集能源使用的数据,以及他们自己的太阳能电池板产生的电量。世界各地的研究人员正在使用这些数据,帮助将可再生能源整合到当地的电网中。

山核桃街(Pecan Street)的首席技术官斯科特·辛森(Scott Hinson)认为,汽车到电网技术本身无法解决太阳能问题,但与其他方法结合起来可以帮助缓解太阳能的问题。在采访中斯洛伐克捷克比分直播他指出,V2G可以在紧急情况下使用,因为普通的电动汽车电池在停电期间可以为一个家庭提供数小时的电力。

他还认为,推动人们采用这种技术的一部分将是财政激励。例如,如果人们在电价便宜的白天给电池充电,在电价比较贵的晚上再卖,他们实际上可以获利。

总的来说,斯科特对V2G持乐观态度。他说:“电动汽车本身在清洁交通方面有巨大的潜力,但将它们作为能源存储可以开启更多的可再生能源的能力,包括风能和太阳能,以及一个更清洁的能源系统。”

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