分析师呼吁：大型电池与绿氢发展亟需“无悔”规划策略

先进的长时储能电池与利用清洁能源电解水制取的绿氢，被视为净零排放能源系统的潜在关键资源，但二者目前均面临令人困惑的不确定性。

首先，这些技术的成熟时间尚不明朗。全球咨询机构DNV于10月13日表示，它们可能要到2030年代末至2040年代初才能就绪；而Form Energy公司则在12月22日宣称，其100小时电池系统将在2024年实现“广泛商业化”；落基山研究所（RMI）于10月11日报道称，绿氢将在2030年前“在全球减排中发挥重要作用”。

其次，分析师指出，2022年《通胀削减法案》（IRA）、2021年两党基础设施法以及刚刚发布的国家交通脱碳计划中为这两类资源提供的重大长期激励，可能进一步放大这种不确定性。绿氢和电池供应商正在争夺立法中新增的数十亿美元资金，二者都有可能赢得重叠的机会。

美国清洁电力协会（ACP）储能副总裁Jason Burwen表示，这些激励措施“正在改变”长时储能（LDES）技术（如Form Energy的电池和绿氢）的“可能性”，这些技术可应对长时间的系统停电。但他补充说，“两者都尚未在电网规模上部署，这使得这成为一场两个假设之间的赛马。”

不过，公用事业规划人员和能源行业分析师一致认为，先进电池与可再生能源制氢（RH2）之间，或它们与其他清洁可靠资源之间，在2030年后的电力供应中可能存在协同效应。

Energy Plus Environmental Economics（E3）高级合伙人Arne Olson表示，实现“零碳电网”需要“清洁可靠能源技术”，但先进电池和RH2似乎各有优劣，“未来它们各自都能在市场中找到利基角色”。他补充说：“现在看起来像是一场竞赛，只是因为无法预知20年后哪种技术最适合能源结构。”

分析师指出，业界普遍共识是锂离子电池目前适用于轻型电动汽车，而RH2是重工业的最佳清洁能源选择，这使得电力行业的长时储能前景充满不确定性。但他们补充说，在可变可再生能源占比很高的情况下，长时储能至关重要，监管机构和公用事业公司现在可以应用“无悔”规划策略，以确保未来电力系统的可靠性和最低成本。

当下的确定性与不确定性

“无悔”策略的核心是避免因发电短缺而导致停电，从而造成严重的经济或人员损失。

美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）8月的一项研究指出，当净零电力系统达到约90%的清洁能源时，“无悔”策略可能需要高达680吉瓦的经济型长时储能技术，以避免可能出现的长时间发电短缺。报告称，RH2、先进电池或其他尚未“规模化部署”的清洁可靠能源技术，可以应对这些发电短缺或“季节性短缺”。

NREL表示，2030年后向更高电气化程度的“逐步过渡”、负荷特性的变化以及以可变可再生能源为主的发电结构，将导致季节性供需“错配”。这种错配可以通过长时储能来解决。但报告补充说，由于长时储能技术调度频率低，其成本“必须由比运行更频繁的机组更少的发电量来回收”，因此面临经济挑战。

LDES理事会与麦肯锡合作撰写的2022年5月论文指出，在可再生能源渗透率较高的情况下，可再生能源和短时锂离子电池也存在“显著的成本溢价”，因为需要过度建设以确保可靠性。论文补充说，“LDES有潜力显著降低这一成本溢价”，因为它可能比所需的大规模可再生能源过度建设更便宜。

然而，NREL表示，扩大未经证实的长时储能技术需要“大量基础设施开发”以及“原材料供应、制造设施和训练有素的劳动力”。报告补充说，需要“协调一致的”研发和试点部署，“以降低成本并提高性能”。

LDES理事会执行董事Julia Souder补充说，每种长时储能技术“在不同应用中有不同的临界点”。她表示，还需要“今天为明天做好准备”的新政策方法和主动的公用事业规划，以确定“每种应用的最佳LDES解决方案”。

在缺乏政策和规划指导的情况下，公用事业公司和其他研究可靠性问题的机构对LDES解决方案的疑问与答案一样多。

盐河项目创新与发展经理Chico Hunter在11月9日电力研究院季节性储能研讨会上表示，在完全脱碳的能源系统中，季节性储能可能发挥作用。但他补充说，如果没有“技术、碳政策和经济可行性方面的进步”，LDES技术将无法“商业化就绪”。

Dominion Energy天然气业务发展经理Andrew Hegewald表示，“在这些技术的成本、性能和监管环境进一步明确之前”，公用事业行业的许多此类话题仍“悬而未决”。Hegewald拒绝进一步描述Dominion在LDES选项方面的工作。

洛杉矶水电局（LADWP）战略计划经理Ashkan Nassiri在研讨会上表示，锂离子电池和其他现有商业竞争力的储能技术可以“让我们在实现100%可再生能源的道路上走完大部分路程”。

Nassiri表示，季节性储能需求最终可能由LADWP仍在开发中的犹他州Intermountain电力项目产生的RH2电力来满足。但他补充说，该公用事业公司对“所有有前景的技术都持开放态度”，其他LDES解决方案也在考虑之中。

Strategen Consulting总监Erin Childs表示，许多公用事业公司现在认识到，传统的监管方法无法满足即将到来的吉瓦级LDES需求。而将试点从兆瓦级试验扩大到百兆瓦级需要数年时间，“这太慢了，无法确定每种LDES技术何时以及如何使用”。

RH2与电池的现状

分析师一致认为，拜登政府的激励措施提供了资金，但也引发了关于如何支持RH2和先进电池在未来能源结构中发挥作用的问题。

RMI气候对齐工业项目高级负责人Thomas Koch Blank表示：“电池消耗并重新产生电子”，而“氢是一种分子，通常以液体或气体形式被消耗，用于重工业供热。”

目前，工业用氢主要来自天然气通过蒸汽甲烷重整工艺制取的灰氢，估计成本为每公斤1.50至2.00美元。但Energy Innovation（EI）表示，IRA为近零排放的RH2提供的每公斤3美元税收抵免，可能很快使其目前每公斤4至8美元的成本与灰氢竞争。

EI电力项目高级政策分析师Dan Esposito和Strategen的Childs一致认为，RH2分子的“最佳用途”是消除化肥、水泥、玻璃或钢铁生产等大型工业过程的排放，这些过程对热量的需求无法由电力满足。

Ambient Fuels首席执行官兼联合创始人Jacob Susman补充说，RH2可以使重工业比电力更快、更具成本效益地实现零排放，因为它是“目前市场上最具竞争力的绿色分子”。

EI的Esposito表示，当今较短时长的锂离子电池可能更适合轻型电动汽车，因为它们在“成本和性能方面优于RH2”。他补充说，一个最终可服务于重型运输的轻型电动汽车全国充电网络已经在建设中，这应引起考虑投资绿色氢能交通领域的监管机构的关注。

但E3的Olson、EI的Esposito和RMI的Koch Blank一致认为，交通运输领域选择重型运输的最佳动力来源仍不确定。

Strategen的Childs表示，这是一个不确定领域，因为“锂离子电池可能面临供应或续航问题，而RH2可能缺乏满足需求的输送基础设施”。她补充说：“在明确哪种技术在何种应用中更具成本效益之前，两者都需要发展。”

最大的不确定性

Childs和大多数其他人都认为，哪种LDES最适合电力系统可靠性仍是最大的问题。

根据LDES理事会的说法，LDES有四种类型。化学类（如RH2）在分子键断裂时释放能量，电化学电池在化学组分反应时释放电力，热系统利用温差产生热量或电力，机械系统则储存并释放势能作为发电。

目前被认为最适合电力系统用例的LDES是RH2和长时电池。

Form Energy负责政策和监管的副总裁Nidhi Thakar表示，该公司已在扩大其100小时“铁空气多日电池”的制造规模，计划于2024年商业化。她补充说，经公用事业公司独立验证的分析预测，Form的成本和性能目标将在2030年前释放美国数十吉瓦的多日储能需求。

她补充说，Form电池可以通过减少为满足需求峰值而过度建设新可再生能源，以及降低“土地需求和输电成本”，为消费者节省“数十亿美元”。但完全脱碳的电力系统“将需要多种解决方案”，“关键在于做出正确的权衡”，Thakar说。

Ambient的Susman表示：“现在就为LDES挑选赢家和输家还为时过早。”他说：“Form Energy和其他电池技术开发商正在努力”，但RH2“已在有限的应用和试点中使用”，“IRA税收抵免可能会带来巨大的增长”。

ACP的Burwen表示：“清洁能源的未来可能取决于输电线路和绿色氢等燃料管道的建设速度。”他说，传输电子更高效，但“由于选址和许可问题导致的输电限制，可能会促使电力供应商转向绿色氢，尤其是在IRA激励措施下”。

RMI的Koch Blank表示，RH2作为季节性储能的定位更好，“因为它拥有庞大的工业用途客户群”，可以从供应储存的RH2以应对电力系统波动中获得“额外价值”。电池在交通领域的主要市场同样会使其受益。但他表示：“这不是一个‘非此即彼’的选择，因为当前和新的用例可以使两种技术都保持可行。”

Strategen的Childs同意，未来十年，交通和工业领域的投资可能使RH2和长时电池都能扩大规模。她补充说，这可能导致“电力系统规划工具和市场结构”重视电力系统应用中的灵活性，“使两者都成为可行的LDES选项”。

RMI的Koch Blank指出：“锂离子电池最初是为消费电子产品开发的，但电动汽车和分布式太阳能的新用例降低了成本，使其成为配电系统资源。”他补充说，用RH2生产替代灰氢“同样可能导致其作为灵活电力系统资产的使用”。

Koch Blank表示：“为电池或绿氢提出令人信服的论点很容易，这暗示着一种假设性的竞争，但两者都将以各自的方式影响未来的电力系统。”

从“无悔”到LDES

当电力供应无法满足需求时，能源行业选择不当的遗憾可以用人员后果来衡量，例如2021年2月得克萨斯州停电事件，造成至少210人死亡和800亿美元的经济损失。

E3的Olson表示，监管机构必须准备应对的条件“取决于系统、负荷条件和可用资源”。他补充说：“投资组合越多样化，其受影响的可能性就越小”，而要在不使可靠性成本翻倍的情况下为资源减少的长时间情况做好准备，唯一的方法是采用“清洁可靠能源供应”，例如新兴的LDES技术。

ACP的Burwen表示，“无悔”决策的一个“关键步骤”是改革公用事业规划流程，该流程“评估公用事业公司提出的数十亿美元支出”。他补充说：“该流程必须以数据驱动、透明、长期的成本和需求建模为依据，并每隔几年进行审查。”

EI的Esposito表示，新的联邦激励措施使监管机构的“无悔”决策更加紧迫，“因为看似合理的公用事业商业案例可能会无意中导致搁浅资产”。他补充说：“现在最好的决策是尽可能多地批准清洁能源和必要的输电开发，并利用联邦激励措施测试新兴技术，直到明确最佳LDES选项。”

Strategen的Childs同意：“‘无悔’策略意味着立即开始。”她补充说：“2020年代可以成为研究和试点的宝贵年份，以扩大Form Energy电池和RH2等伟大概念，并找到其他经济有效的方法来满足2030年后数百吉瓦LDES的需求。”

Childs说：“电池曾被认为过于昂贵而无法扩大规模，直到采购授权和容量市场等政策压低了价格。”她补充说，新的政策（如季节性容量产品）和新的市场信号（如碳价）可以重视LDES的属性（如减少排放、可靠性和灵活性），从而促进竞争并加速采购。

LDES理事会的Souder同意：“对LDES的需求‘巨大’，先进电池和RH2之间的竞争‘可以通过认识到不同价值的政策和规划来避免’。”她补充说：“现在必须大力推动政策并避免竞争，因为新的激励措施和应对气候危机的紧迫性创造了一个机会窗口。”