電網(wǎng)可以分為五個主要關注領域：發(fā)電、轉換、配電、存儲和監(jiān)控。正如颶風哈維和艾爾瑪明確指出的那樣，最容易被忽視的一個方面是在危機時期最能提供幫助的方面。那就是存儲，隨著可再生能源開始卸載甚至主動為電網(wǎng)做出貢獻，增強存儲的新方法和技術正在出現(xiàn)。

從電子學的角度來看，電網(wǎng)存儲幾乎可以看作是電源中的平滑電容器：在額外負載時，存儲的電荷使電源保持穩(wěn)定。然而，主要區(qū)別之一是，在電網(wǎng)的情況下，當“負載”與可再生能源結合使用時，它能夠回饋源頭。正是這種共生關系使電網(wǎng)存儲不同于電源或手電筒或電動汽車等經(jīng)典電池應用。這種關系也極大地促進了網(wǎng)格存儲技術的發(fā)展。

從新的化學物質(zhì)到完善的充電/放電曲線和更密切的系統(tǒng)健康監(jiān)測，對提高電網(wǎng)存儲效率的重視隨著部署數(shù)量的增加而增加。根據(jù) GTM Research 的數(shù)據(jù)，美國在 2017 年第二季度部署了 50.4 MWh 的儲能，同比增長 6%（圖 1）。

圖 1：2017 年第二季度，美國部署了 50.4 兆瓦時的儲能，比 2016 年同期增長 6%。用戶側部署量環(huán)比增長 140%。圖片來源：GTM 研究。

用戶端部署——即住宅和商業(yè)等非公用事業(yè)部署——環(huán)比增長 140%。進一步細分，住宅市場較 2017 年第一季度增長 89%，而非住宅市場增長 151%。

總體而言，根據(jù)這項研究，以 MWH 計，儀表后部署占部署的 63%，“這是由于大多數(shù)公用事業(yè)規(guī)模系統(tǒng)的持續(xù)時間短，放電持續(xù)時間為 30 分鐘或較少的?！?/p>

電池儲能系統(tǒng)和可再生能源 電池儲能和可再生能源之間的關系密切。由于能源是使用太陽能、風能或熱源等在當?shù)禺a(chǎn)生的，因此可以儲存能量以供以后使用（時移）。此外，未使用的電力可以賣回給當?shù)氐墓檬聵I(yè)公司。然而，對于數(shù)據(jù)中心和企業(yè)而言，在緊急情況下?lián)碛斜镜卮鎯Φ哪茉醋兊迷絹碓街匾?/p>

對于公用事業(yè)來說，電池儲能起到了供電電容器的作用：它加強了電力輸送，按需提供峰值電力。這需要高浪涌電流能力，因此鉛酸 （LA） 電池很受歡迎，因為它們可以在降低成本的同時超規(guī)格。然而，新的電池技術正在迎頭趕上，因此 LA 電池在 2017 年第二季度僅占市場的 0.5%。此外，公用事業(yè)需要長壽命和可靠性，這是 LA 電池所缺乏的特性。

因此，迄今為止最流行的存儲機制是鋰離子 （Li-ion）。事實上，鋰離子在第二季度占據(jù)了 94.2% 的市場份額（圖 2）。

圖 2：鉛酸正在下降，釩的氧化還原流量正在上升，但鋰離子顯然是基于電網(wǎng)的儲能的首選化學物質(zhì)，無論是在電表后面還是前面。圖片來源：GTM 研究。

盡管如此，釩氧化還原液流 （V-flow） 電池等新化學物質(zhì)仍然很有趣，因為它們具有長期穩(wěn)定性。與需要改變狀態(tài)以產(chǎn)生電能的兩種化學物質(zhì)相互作用的傳統(tǒng)電池不同，V-flow 電池通過電池的兩種液態(tài)釩電解質(zhì)之間的可逆還原-氧化反應進行充電和放電（圖 3）。

圖 3：V-flow 電池在大規(guī)?，F(xiàn)場工業(yè)部署中挑戰(zhàn)鋰離子電池，因為它們可以使用長達 20 年，并且具有幾乎無限次的充電-再充電循環(huán)。圖片來源：斯坦福大學。

穩(wěn)定性部分源于電解質(zhì)儲存在單獨的罐中而不是電池本身的事實。它也是無毒的、本質(zhì)上安全的，并且可以使用 20 年或更長時間。

電池包括兩個腔室，正極和負極，由離子交換膜隔開。使用泵，兩個腔室循環(huán)含有不同價態(tài)釩的電解質(zhì)。能量是通過提供電子來儲存的，而能量是通過失去電子來釋放的，全部通過膜。

UniEnergy Technologies （UET） 是至少三家將 V-flow 技術商業(yè)化的公司之一，它最近宣布在夏威夷進行部署，該州 56% 的能源來自可再生資源，包括水電和地熱。UET 將于 2018 年初在夏威夷自然能源實驗室 （NELHA） 網(wǎng)關中心部署其 ReFlex 儲能系統(tǒng)的 100 千瓦/500 千瓦時版本。這是該州合作、共享資源和吸引公司努力的一部分有興趣在夏威夷島上測試評估存儲系統(tǒng)。

“UET 先進的釩 ESS 可以提供許多好處，例如通過頻率、電壓和無功功率控制以及分布式可再生能源的調(diào)度能力提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，”UET 首席執(zhí)行官 Gary Yang 說，并補充說該技術“長期- 持久、安全、可回收且具有成本效益?！?/p>

UET 已部署在其他地方，包括華盛頓州 SnoPUD Everett 變電站的 2 兆瓦/8 兆瓦時裝置。

特斯拉加速 BESS 的鋰離子電池部署當 UET 從啟動階段開始大規(guī)模部署 V-flow 時，特斯拉正在加速利用鋰離子技術向 BESS 進軍。其 Powerwall（住宅）和 Powerpack（商業(yè)）技術均作為在停電期間提供支持的一種方式提供，或者在與可再生能源一起使用時作為全面的離網(wǎng)解決方案提供。一個典型的 14 千瓦時 Powerwall 電池成本為 5，500 美元，另外還有 700 美元用于支持設備，盡管逆變器是內(nèi)置的。典型的安裝成本為 800 至 2，000 美元。

現(xiàn)在在第二版中，隨著部署的增加和技術的進步，更大的 Powerpack 系統(tǒng)的價格一直在下降。首席執(zhí)行官埃隆馬斯克最近宣布將在南澳大利亞部署一個 100 兆瓦的系統(tǒng)。它將用于儲存詹姆斯敦風電場的能源，并可能為多達 50，000 戶家庭供電。特斯拉還在加利福尼亞州的 Mira Loma 變電站部署，以在需求高峰期幫助當?shù)仉娋W(wǎng)。

與其他網(wǎng)格存儲解決方案一樣，Powerpack 可以執(zhí)行：

調(diào)峰，其中電池在高峰需求時放電，以避免或減少需求費用

負載轉移，將能源消耗從一個時間點轉移到另一個時間點，以降低能源成本

緊急備用（獨立或連接到可再生能源）

需求響應，其中它響應來自需求響應管理員的信號而立即放電，以減輕電網(wǎng)負載的峰值

這些功能可用于支持電網(wǎng)，但它們需要一定程度的實時監(jiān)控、通信和控制，而這只能通過有效應用獲取的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。這種程度的支持以備受討論的物聯(lián)網(wǎng)的形式出現(xiàn)，與 BESS 和可再生技術的整合一起，將更有效地利用當前的能源。

增強的能力以及降低的成本也將為在適用的情況下增加使用替代能源提供更有力的經(jīng)濟理由。