★ 建築儲能的好處、挑戰、機會和注意事項

 
鋰電以外儲能的未來

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介紹

隨著電網從單向石化燃料結構，演變為更複雜的多向系統，包括眾多分散式能源 —— 包括可再生和其他無碳汙染能源 —— 能源儲存的作用變得越來越重要。

雖然能源通常可以在電網層面儲存大量，但本報導介紹了建築層面的能源儲存，以及美國聯邦建築專業人員在考慮在設施中，增加能源儲存時應考慮的好處、挑戰、機會和注意事項。

（此內容基於 GSA 綠色建築諮詢委員會的建議信：關於在美國聯邦建築中採用能源儲存的建議。)

為什麼要考慮建造能源儲存？

儲存能源的能力允許建築營運商增加需求靈活性，這是電網整合高效建築的重要組成部分。也就是說，當你可以儲存能量時，你可以控制使用能源或將其返回電網時的水準和時間。這允許：

• 參與公用事業或傳輸組織（如 RTO 或 ISO）執行的需求響應計劃；
• 更完善的建築能源管理，包括利用使用費率或限制需求費用；
• 更好地利用現場能源生產資源，如太陽能光伏（PV）；
• 停電期間可以訪問的備用電源，可能會增強彈性。

儲能類型

有許多理論上儲存能源的方法，比如美國這樣的組織。能源部正在不斷研究。目前市場上可用的建築儲能的兩種主要類型，是電池儲存和熱儲存。

從理論上講，建構電池儲存與家用電器，和汽車中熟悉電池的使用沒有區別：它們儲存化學能，按需將其轉化為電能。鋰離子電池是目前建築中使用的主要技術。

相比之下，熱儲存涉及直接儲存熱量或冷卻能量以供以後使用。最常見的儲存媒介是水，因為在最便宜的時間裡，能源被用來將水凍成冰，然後在白天需要時融化，用於冷氣機。熱水器也可以用來存放最需要的時候的熱水。

經濟和金融機會

雖然建構電池儲存系統長期以來，對許多應用來說都很昂貴，但價格一直在急劇下降，以至於對此類系統的投資在某些領域可能值得考慮。要考慮的因素包括當地能源成本、可用的公用事業費率和計劃，以及其他鼓勵使用儲存的州計劃。

氣候中心解決方案簡介：電池能源儲存 。

DSIRE 網站 追蹤州和公用事業的財政激勵措施，如加州能源委員會的自我發電激勵計劃（SGIP） 、退稅計劃和馬羅蘭州能源儲存所得稅抵免 。

儲能專案已被納入融資方案，包括節能績效合同（ESPC，Energy Savings Performance Contracts）、公用事業能源服務合同（UESC，Utility Energy Service Contracts）和電力購買協議（PPA，Power Purchase Agreements）。

其他考慮因素

雖然能源儲存在美國全國內的使用越來越成功，但在做出在設施中安裝儲存資源的決定之前，需要考慮一些因素。

首先，儲存需要在建築物內外有充足和足夠的空間。儲存單元可能很重，限制了它們可能放置的位置。

設施經理和員工將需要適當的培訓來操作存儲設施； 例如，冰儲存可能難以管理。可以對建築管理系統 (BMS) 進行編程，以優化存儲使用。

GSA 的綠色試驗場（GPG） 正在測試幾項 BMS 技術，用於網格整合高效建築（GEB）管理，其中可能包括在幾個 GSA 設施中使用儲存。消防安全是建築中使用電池的另一個重要考慮因素。電池系統需要設計成確保它們不會產生過量的熱量，以至於所謂的「熱失控」。已經制定了多種行業標準，要求安全設計和操作，包括產品標準 UL 9540、UL 1642、UL 1973、UL 1741 和 UL 62109、測試標準 UL9540A、國際消防法規（IFC）第1206條和國家消防協會（NFPA）標準 855。

關於電池在整個生命週期中的影響，在採購和報廢階段都有考慮因素。電池用鋰的開採，在幾個國家引起了環境和人權問題。在報廢階段，許多地方仍然需要制定建築電池系統的回收計劃。

阿貢國家實驗室。 電池合作會議討論了回收鋰離子電池的新途徑 。 2019年12月9日

案例研究

愛德華J. 施瓦茨聯邦大廈和美國 法院

自 2018 年 1 月以來，GSA 的第一個電池系統已在加州聖地牙哥的愛德華  J. 施瓦茲聯邦大樓和美國法院大樓成功運行。這個 750 千瓦 (kW) 鋰離子系統能夠進行多種並網應用，包括關稅優化、 調峰、能量轉移和自動需求響應。它是透過節能績效合同 (ESPC) 實施的。

美國國防部在一些軍事基地試驗了儲能系統。位於科羅拉多州科羅拉多斯普林斯的陸軍卡森堡基地，於 2019 年 1 月實施了電池儲存系統。該系統使用人工智慧來預測電力需求峰值，並調節充電/放電週期的時機、強度和持續時間。該系統也是透過使用 ESPC 安裝的。（見國家可再生能源實驗室（NREL）研究 和 2019 年的簡報在系統上。）

資源

以下是一些資源，以促進設施經理對建築儲能系統的理解和評估：

• GSA 的綠色建築諮詢委員會就聯邦設施使用能源儲存，制定了以下一套調查結果和建議：
• 建議信：關於在聯邦建築中採用能源儲存的建議
• 儲能是電網整合高效建築（GEB）設計和營運的重要組成部分。
• 另請參見 GSA 綠色試驗場對 GSA 建築的 GEB 技術進行研究
• 美國 能源部（DOE）及其國家實驗室正在進行關於能源儲存的重大研究，以及收集最佳做法和提供技術援助。參見：
• 能源部建築技術辦公室（BTO）熱能儲存研究
• 能源部電力辦公室（OE）能源儲存計劃
• 能源儲存研究聯合中心（JCESR） ，一個由能源部資助的能源創新中心，包括由阿貢國家實驗室主管的國家實驗室聯盟
• 能源部能源資訊管理局（EIA） 提供能源儲存市場趨勢分析
• 非政府資源
• 儲能協會（ESA 擁有關於該行業及其技術的多種資訊。
• 國家可再生能源激勵資料庫（DSIRE） 網站跟蹤國家和公用事業對能源儲存的財政激勵。

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