太阳能电池如何储存?

太阳能电池存储(通常称为太阳能+存储)是一个蓬勃发展的行业。当太阳能电池板与电池存储配对时，房主可以储存太阳能电池板产生的多余电力，以扩大他们如何使用太阳能的选择，以及如何从中获利。太阳能电池存储使他们可以更少地(或者在紧急情况下完全不依赖电网)潜在地降低他们的成本，甚至补充他们的收入。

太阳能储存的兴起

随着气候变化增加极端天气的频率和强度，对房主来说，恢复能力变得越来越重要，他们正转向太阳能+存储技术寻求帮助。

当德克萨斯州和东南部部分地区在2021年2月停电时，一个房主他还分享了他是如何让他的冰箱、暖气和灯一直开着的，因为他在屋顶上安装了太阳能电池板，在车库里安装了电池存储系统。对太阳能和电池存储系统感兴趣增加了一倍多停电期间和之后。

近年来，灾难性的野火和停电导致了住宅电池容量的激增加州和澳大利亚．气候导致的极端高温还继续威胁着能源系统，导致电力系统中断，越来越多的消费者在电线承载电力的能力越来越有限的时候打开空调。

太阳能+储能的推动也因价格暴跌和政府激励措施而加速。在2010年至2020年期间，锂离子电池价格下降了89%，主要是受电动汽车产量增加的推动。的联邦投资税收抵免因为如果使用太阳能系统(而不是直接从电网)充电，可再生能源就可以应用到电池上。加州、马萨诸塞州和纽约州也为在安装太阳能电池板的同时安装电池的房主提供激励措施。在容易发生野火的地区，加州的自我激励计划几乎支付了电池安装的全部费用。

房主并不是唯一意识到太阳能+储能的好处的人。洛杉矶水电局(Los Angeles Department of Water and Power)等公用事业公司一直在以远低于化石燃料发电厂的价格，将公用事业规模的太阳能项目与高容量电池捆绑在一起。到2020年底，按容量计算，三分之一的新的公用事业规模的太阳能项目是与电池存储配套的。在加州，这一比例接近三分之二。

太阳能是如何储存在电池中的

将电池与太阳能电池板配对消除了广泛采用太阳能的最大挑战:它的可变性。此外，一天中电力需求最高的时间通常也在太阳落山前后。太阳能电池板在中午的时候效率最高，此时对电力的需求很低。

大多数太阳能系统的所有者把电网作为他们的电池:当他们生产的电量超过他们消耗的电量时，他们的电池板将多余的电量发送到电网。在大多数州，他们的公用事业公司通过一个净计量程序。然后，当房主消耗的电力超过他们生产的电力时，抵免将用于支付他们多余的电力。

当太阳能电池板与电池储存装置结合在一起时，它可以将产生的电力输送到房屋、电网或电池储存装置中。这一过程包括一个或多个逆变器，将交流电转换为直流电，或将直流电转换为交流电。

对于新安装,太阳能电池板安装电池的同时,签证只有一个逆变器的直流电力转换来自太阳能电池板要么用于发送到电网,这两个在AC上运行。在直流电池储存能量直接从太阳能电池板。对于那些已经安装了太阳能电池板但正在增加存储的房屋，该系统已经有了一个逆变器，可以将直流电转换为交流电，因此需要第二个逆变器将交流电转换为直流电，以便将其存储在电池中——这一过程的效率较低。

太阳能电池的种类

锂离子电池主导了太阳能存储行业，提供了美国超过90%的公用事业规模的存储容量。对于住宅储存来说，铅酸电池具有成本低、可回收、保质期长、几乎不需要维护的优点，但它们很重，充电时间更长。据报道，锂离子电池充电更快，每一质量能储存更多的能量，使其成为当今大多数家庭太阳能存储系统的首选太阳能工业协会．

考虑到其循环寿命、性能和成本，美国能源部的分析显示，锂离子电池具有最高的成本效益，随着技术的不断成熟和价格的下降，未来几年的成本效益只会增长。其余10%的公用事业规模的能源储存选择，如抽水蓄能水电、流动电池、钠硫电池、熔融盐、飞轮和压缩空气，都超出了房主的规模。

电池的其他几个特性也决定了太阳能+存储系统的成本效益和实用性。

实力和能力

两个看起来相似的参数kw和kwh分别是电池功率和容量的测量值。1千瓦是电池在任何时候都能提供的能量，而1千瓦小时是电池能存储的总能量。美国能源情报署(U.S. Energy Information Administration)的数据显示，美国家庭平均每天耗电量略高于30千瓦时，而电池系统的耗电量普遍低于这个水平。

往返效率

往返效率是指在电子进出电池的传输和存储过程中损失的能量。损失通常在5%左右。

电池寿命

电池寿命是由它可以进行的充放电循环次数来衡量的。最终，电池会随着时间的推移而退化，失去保持相同电量的能力。

太阳能电池储能系统能省钱吗?

历史上，柴油发电机一直被用作停电时的备用能源。柴油发电机可以有一个2000 - 6000美元购买价格，主要取决于它们的功率输出。加上安装和燃料成本，这个数字可能会上升到1万到2万美元之间。如果房主很幸运，柴油发电机的大部分购买价格只会让他们安心，发电机永远都不用使用。

虽然太阳能+储能系统的前期成本要高得多，这取决于系统的规模，但投资回报更大。太阳能电池备份不仅能让人安心，还能帮房主省钱，产生收入。

不同的电力供应商有不同的费率结构:一些供应商按每千瓦时的统一费率收费;另一些则对高需求的客户收取多余的费用;还有一些国家实行分时计划，在非高峰时段电力更便宜。太阳能+存储系统可以通过减少电网电力需求(包括在高需求时期)来利用任何这些速率结构，或者在电网电力最便宜的时候存储能源，在电网电力最昂贵的时候利用电池。

考虑到这些因素，落基山研究所(RMI)的一项分析发现，对于那些收费高的商业和工业客户来说，太阳能+储能可以节省成本。对于住宅客户，RMI早前(2015年)的一项研究预测，在美国的许多地区，太阳能+存储系统将在2025年至2030年实现成本效益。然而，随着太阳能系统和锂离子电池的成本持续下降，住宅客户的成本效益等式的变化速度超出了所有人的预期。

虚拟电厂

电力公司不仅要有充足的电力供应来完全满足客户的需求;他们还必须确保通过电线的电流以稳定的功率和频率流动。

当供应和需求不匹配，或者当电力突涌或下降时，频率就会中断，并可能破坏电力系统。在传统的电网系统中，开启和关闭以化石燃料为基础的发电厂以平衡供需是昂贵和缓慢的，而保持它们运行是浪费资金的储备。

2021年4月，加州95%的电力来自可再生资源。随着越来越多的可再生能源向电网供电，过多的风能或太阳能会导致公用事业关闭可用的清洁、低成本的可再生能源。否则，它们将面临停电的风险。

在虚拟的发电厂，电池能够吸收多余的电力，否则可能会被削减，并几乎在需要时立即提供额外的电力。这意味着公用事业公司可以削减维持天然气厂运行的成本，并将部分节省下来的成本转嫁给VPP的成员。

VPPs听起来像是未来的事物，但它们已经存在了，受到订购2222联邦能源监管委员会允许零售客户参与能源市场。美国犹他州盐湖城外太阳能+存储住宅社区运行与本地实用程序连接的VPP。的所有者特斯拉Powerwalls谁是国家电网或everource东北公用事业公司的客户可以加入连接解决方案每年能挣到1000美元。特斯拉也在英国和澳大利亚，而领先的太阳能安装商Sunrun为太阳能+存储客户提供VPP项目夏威夷和加州．随着越来越多的vpp的出现，太阳能+储能的成本节约也在增加。

太阳能电池能让你远离电网吗?

在最近的野火中，拥有屋顶太阳能系统的加州居民惊讶地发现，当电网断电时，他们的太阳能系统也断电了。如果房主的太阳能系统与电网相连，出于安全考虑，太阳系也会下降-否则，输送到电网的电力将危及正在维修的电线工人。

相比之下，许多太阳能+存储系统可以自动断开与电网的连接，允许房主继续从他们的太阳能电池板或电池本身获取电力。虽然大多数太阳能+储能系统的设计初衷并不是完全切断房主与电网的连接，但它们确实能够在较短时间内独立于电网运行，无论是单独还是集体作为微电网。

当殖民输油管道被一个2021年5月的网络攻击并切断了东海岸大部分地区的燃料供应，这让电网运营商们不寒而栗。虽然北美电力可靠性公司(North American Electricity Reliability Corporation)对电网制定了网络安全标准，但电网并非无懈可击。一场网络攻击导致美国西部的一家未具名公用事业公司短暂关闭2019年3月，这是第一次。

应对网络攻击、自然灾害或其他紧急情况的一种防御措施是创建微电网。一方面，公用事业公司对太阳能+存储系统的操作控制较少，这使得它们具有潜在的潜力更多的容易受到网络攻击。

另一方面,相对于一个集中的能源网,一个钓鱼攻击可以造成大范围停电,需要支付数百万美元的赎金,返回系统正常,奖励黑客扰乱分布式能源如太阳能+存储并在本地的损害更小。

截至2020年9月，美国有1639个微电网在运行，为其客户提供了超过110亿瓦的电力。微电网在加强医院或军事基地等关键资源方面尤其有用。2019年,一个加州弗里蒙特消防局成为美国第一个安装太阳能+储能微电网的公司。

你应该购买太阳能+存储套件吗?

与经营关键基础设施的企业、组织或公共服务机构相比，弹性对房主来说可能意味着不同的东西。从传统的成本效益分析来看，目前房主自行发电和使用电力是不经济的。就像汽车保险或人寿保险一样，大多数人在投资没有得到回报时是幸运的。

然而，如果考虑到不使用太阳能的潜在损害成本，太阳能+储能系统可能是一项值得投资的投资。当德克萨斯州在2021年创纪录的低温中停电时，经济损失数千亿美元——近200人死亡．特别是在容易因极端天气或其他自然灾害而停电的地区，投资太阳能+储能的决定比以往任何时候都更重要。