第十五章：网格和固定应用

固定和并网储能系统的市场相当大，涵盖了各种不同的应用和存储技术。固定式应用的范围可以从用于为数据中心和其他类似操作提供备用电源的不间断电源，一直到提供电能质量平滑、风能和太阳能等可再生能源集成以及能量时移功能的大型多兆瓦级储能系统。在这两个频谱的两端之间，还有各种各样的其他储能应用和功能。这些可能以5至15千瓦时大小的小型家用储能电池的形式出现，也可能以社区储能（CES）型系统的形式出现，这些系统可用于支持社区一级的电力系统。

固定式电力系统的另一个新兴领域被称为“孤岛”，它在偏远地区或电力可靠性有问题的地区变得特别有用。当安装备用电池单元时，通常与发电机在一条线上，以便在常规电力系统停电时提供不间断的服务。这些系统可能只运行很短的时间，让发电机有时间启动并加速，或者它们可能一次持续几个小时，从而减少对发电机系统的总体燃料需求。

这些类型的电网和固定能源存储的主要驱动因素之一是世界各地新法规的出台。其中一个例子是在加利福尼亚州，立法机构已经通过了新的储能规则，要求该州的主要公用事业公司在2020年之前建立超过1325兆瓦的储能系统。这一规定的实施是为了支持另一项州立法，该立法要求相同的公用事业公司到2020年至少从可再生能源中产生33%的能源（Sweet,2013）。这是美国第一个这样的立法授权，但不会是最后一个。

公用事业端电网储能解决方案一般分为几个不同的类别之一，消费者端储能解决方案要么是基于家庭的，要么是基于社区的储能解决方案。关于固定电网类型储能应用的一个写得很好的信息来源是“DOE/EPRI2013年与NRECA合作的电力存储手册”（Akhil等人，2013），它描述和定义了各种类型的储能应用，以及描述了这些不同市场中使用的主要存储类型，并定义了每种类型如何适合每种不同的市场（图23）。

电网储能很有趣，因为在存储能量方面有相当多的选择，包括压缩空气储能（CAES）、抽水蓄能、飞轮、铅酸电池、钠硫电池、镍氢、镍镉、液流电池、超级电容器和超级电容器，燃料电池和许多其他选择。每一种技术都有不同的优势，所以它们的用途不一定都是重叠的。例如，抽水蓄能是一种极具成本效益的储能解决方案，但它在地理上是有限的，因此并不适合每个地方。出于我们的目的，这里我们将重点关注基于锂离子电池的解决方案，但将描述使用某种形式的能量存储的基本存储应用。

虽然我们将单独讨论其中一些储能用途，但请记住，最好的情况是将储能系统用于多种用途。这增加了它对公用事业所有者和运营商的价值，并使能够支持多种用途的技术的价值主张更加强大。

下图（图24）显示了主要储能形式与其电网存储类型用途的比较。图左侧的刻度显示了机组必须能够放电的时间，从秒到小时不等，底部的刻度显示了在这段时间内必须放电的电量。同样的图表有很多种形式，但故事大致相同，有一些储能技术更适合某些用途——没有“一刀切”的储能解决方案。

图23基于电网的储能市场。

图24电网规模单位的储能类型。