您應該為併網太陽能陣列新增備用電池嗎?

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


颶風桑迪過後,我的鄰居們對我家的太陽能陣列產生了新的興趣。我們在新澤西州的小鎮大部分地區停電了兩週,所有知道我家太陽能板的人都在問:它們讓你的燈亮著嗎?唉,沒有。當電網癱瘓時,我們的陣列也隨之癱瘓。安裝在我地下室牆上的逆變器,將直流光伏電力轉換為交流家用電流,在停電期間會跳閘。即使陽光明媚,陣列也可能產生數百伏的電勢,但這僅僅是電勢而已。如果沒有逆變器來完成電路,一丁點電子也無法流入我的房子。

多年前,我還在為之前的停電事件煩惱——他們稱這裡為花園州,而不是可靠基礎設施州——我調查了備用發電機,但昂貴的費用讓我望而卻步。我決定僅僅為我的蒸汽鍋爐設定一個轉換開關和電池備用系統,以確保我們不會被凍僵。但桑迪颶風過後長時間的停電以及再次發生的可能性讓我再次考慮備用電源。上個月,我與西雅圖北部郊外的Outback Power公司的Harvey Wilkinson和Phil Undercuffler進行了交談。他們的雙向逆變器可以將直流電轉換為交流電(這樣陣列可以為房屋供電或饋入電網),也可以將交流電轉換為直流電(這樣電網可以為電池組充電)。Undercuffler說:“如果發生停電,系統可以斷開電網,並繼續為房屋供電。”

雙向逆變器和電池組不僅能照亮黑暗,還能讓太陽能住宅業主靈活地選擇何時從電網購買電力或向電網出售電力,這樣您就可以利用階梯電價。在夏威夷等一些地區,公用事業公司根本不允許您將電力回售給電網,因為已經有太多人試圖這樣做,系統無法處理所有這些電力。電池系統至少可以讓您在最有利的時候購買電力。事實上,這是我們所有人未來都將面臨的問題,因為所有電網吸收來自人們屋頂的太陽能板和院子裡的風力渦輪機的電力能力都有限。太陽能和風能輸出不僅會波動,分散式發電還可能使電網容易發生連鎖故障。例如,如果電網頻率波動,逆變器可能會自行離線,從而降低總髮電能力,這會加劇頻率偏差,從而導致其他逆變器跳閘,依此類推。


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Wilkinson說:“隨著間歇性可再生能源供應的飽和度越來越高,您將看到電網穩定性越來越差。” Undercuffler預測,當太陽能和風能產生總電力的五分之一時,這將成為一個主要難題,新澤西州已經為2020年設定了這一目標。德國已經超過了這個比例,並且經歷了電網失衡。但是,如果分散式發電造成了問題,它也提供瞭解決方案。人們地下室的電池可以平衡電力波動。此外,正如我之前在部落格中寫到的那樣,家用逆變器可以透過調整其交流波形來幫助穩定電網,從而補償電動機等透過在其磁場中瞬間儲存能量而搞亂電網的裝置。

我曾想象過一大堆電池,看起來像一窩外星卵,但Wilkinson和Undercuffler表示,該公司基本單元的大小與迷你冰箱相當(見上圖)。它最多可容納12個鉛酸電池,最大電量為600安時,可提供約24千瓦時的能量。這相當於日產聆風汽車電池組的電量,但關鍵的區別在於家用電池不會經歷那麼多充放電週期。它們的電池壽命主要取決於環境溫度,在典型的地下室中,應該約為十年。

與往常一樣,問題在於成本。逆變器售價為6,000美元(是我現有逆變器的兩倍),空電池架售價為2,000美元,每個電池售價為600美元。停電很痛苦,但它們是價值10,000美元的痛苦嗎?如果您真的這麼認為,那麼天然氣備用發電機可能會更便宜。也就是說,我想稅收抵免可能會抵消一部分更高的成本。此外,如果您被困在一家不購買您的電力的公用事業公司,或者根本沒有公用事業公司,那麼這個價格標籤可能是合理的。Outback的系統遍佈非洲偏遠地區的野生動物保護區、北極和南極研究站以及其他基礎設施比新澤西州更落後的地方。

我很想聽聽其他人為他們的併網系統嘗試過的其他電池解決方案。

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