麻省理工學(xué)院最近的研究表明，電池儲能系統(tǒng)在未來電網(wǎng)中將起著關(guān)鍵作用，但仍然認為，在間歇性可再生能源占主導(dǎo)地位的電力系統(tǒng)中，電池儲能系統(tǒng)部署也將受到一些限制。麻省理工學(xué)院全球變化科學(xué)與政策聯(lián)合計劃聯(lián)合主任John Reilly為此解釋了原因。

電池儲能系統(tǒng)是儲能容量、持續(xù)放電時間、成本等復(fù)雜因素的組合。電池儲能系統(tǒng)可以存儲太陽能發(fā)電設(shè)施提供的電能，以滿足夜間峰值電力需求。這是電池儲能系統(tǒng)一種理想的應(yīng)用模式，尤其是在赤道附近陽光充足的地方。


由于白天的電力需求可能較低，因此太陽能+儲能項目的電力供應(yīng)是可預(yù)測的，這與在夜晚的使用趨勢不太相符。此外，其全年的電力供應(yīng)是均衡的：從中午開始需要提供足夠的儲能容量滿足夜晚的峰值需求。事實上，對電池儲能系統(tǒng)的建?？紤]了安裝成本、儲能容量、持續(xù)放電時間等，這是部署儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。

這種儲能技術(shù)可以是電池儲能系統(tǒng)、抽水蓄能或符合其規(guī)格標準的任何儲能系統(tǒng)。可以使用抽水蓄能設(shè)施來節(jié)省更多成本，因為它是當今成本最低的選擇。無論采用哪種儲能方式，都必須考慮成本。而且其成本傾向于增加更多容量和更長的儲能時間。

但是問題在于，美國幾乎沒有哪個地方處在這種理想狀態(tài)。當然，加利福尼亞州和美國西南部沙漠很接近這種理想狀態(tài)，但是即使在那兒，冬天的日子也較短，陽光照射角度較低并且持續(xù)多云。

因此，以緬因州的一個在屋項上安裝了太陽能發(fā)電設(shè)施以及儲能容量為12kWh的Tesla Powerwall電池儲能系統(tǒng)用戶為例，其年產(chǎn)量比預(yù)期產(chǎn)量低了10％至15％。

其電池儲能系統(tǒng)也面臨儲能不均的問題，在春末或夏季每月的發(fā)電量是1.2到1.3MWh，但在一月和二月只有不到0.1MWh，這是因為其屋頂大部分時間都被積雪覆蓋（如下圖所示）。


住宅太陽能發(fā)電設(shè)施和電池儲能系統(tǒng)用戶一年中每月發(fā)電量（藍色是太陽能，綠色是儲能系統(tǒng)）

即使一月中有31天是晴天，但由于白天時間較短以及陽光照射角度較低，冬季可以產(chǎn)生的每月最佳電量約為0.5MWh。而用戶在冬季每月使用1.3MWh的電能。用戶將Powerwall儲能系統(tǒng)設(shè)置為自供電模式，并在夏季幾乎不使用來自電網(wǎng)的電力。

這個用戶的住宅太陽能+儲能系統(tǒng)每年最大的發(fā)電量為1.9MWh。如果需要安裝足夠的Powerwalls儲能系統(tǒng)存儲在夏天生產(chǎn)的額外電能，那么則需要安裝160臺儲能系統(tǒng)。如果以每套儲能系統(tǒng)的售價為12,000美元，這些投資將近200萬美元，這對于家庭用戶來說是不可能實現(xiàn)的。而為了更好地儲能，電池成本將必須大大降低。

采用電池儲能系統(tǒng)對用戶來說可以避免斷電，因為可以獲得聯(lián)邦稅收抵免，使電池儲能系統(tǒng)與化石燃料發(fā)電設(shè)施相比更具競爭力。連接到電網(wǎng)的太陽能發(fā)電設(shè)施對用戶來說仍然是一個不錯的選擇，估計其內(nèi)部收益率在4％到6％之間，具體取決于太陽能發(fā)電設(shè)施能夠使用25年或是使用10年。

可以肯定的是，美國西南沙漠地區(qū)緬因州可能是另一個極端，電網(wǎng)規(guī)模儲能系統(tǒng)具有規(guī)模經(jīng)濟，這是不可能通過小型住宅儲能系統(tǒng)實現(xiàn)的。這就是為什么麻省理工學(xué)院構(gòu)造一個模型時要仔細考慮一天中幾個小時以及各個季節(jié)中需求和供應(yīng)模式真實變化的原因，并考慮電網(wǎng)連接不同可再生能源模式和地理模式的需求，提供比較合理的電網(wǎng)規(guī)模成本。

麻省理工學(xué)院在研究中指出，如果采用可靠的、低碳的、可調(diào)度的發(fā)電方式，且成本合理，那么電力脫碳的成本將會更低。