Carlos Hill 是 Xcel Energy 的高级产品组合经理，主要负责需求管理、电动汽车和可再生能源集成。他的工作包括改善电网、实施可再生能源发电、优化电动汽车计划，以及在现有基础设施内开发储能。
由于住宅、企业和汽车的电气化，能源公用事业在未来几年面临着巨大的挑战。尽管效率有所提高，但要求增加可再生能源使用的政策也鼓励公用事业公司投资于可以在电网内使用的储能方法。
我们采访了 Hill，了解他对公用事业级储能、住宅储能、可再生能源发电如何影响现有电网以及他认为未来几年影响电力行业的新技术的看法。
向清洁能源过渡的公用事业级储能
Arrow Electronics：现有的电力存储方案有哪些？
Carlos Hill：这是每个人现在都想回答的问题。你可以把油储存在油桶里，也可以把丙烷储存在储罐里，但电通常是必须立即消耗的东西。在我看来，有四种主要的储存方式：抽水蓄能水电 (PSH)、电池储能、飞轮储能 (FES) 和热储能。
抽水蓄能水电是指将水抽到高处，通常是在夜间，此时有大量的免费风力发电为电网供电。水储存在高处，直到傍晚用电高峰期，这时用电的人更多。水的势能（等于质量 x 重力 x 高度）被释放出来，流向下游的涡轮机，通过动能转换产生电力。抽水式水力发电的最大优势在于，势能被储存在高处，直到电力公司需要将其转换为动能并入电网。
关于电池存储，大多数人都认为是锂离子电池，但 Form Energy 公司的铁-空气是另一种热门的电池化学，可以存储数天的电力。Xcel Energy 的团队正与 Form Energy 合作，最终提供容量为 10 兆瓦的电池，可储存能量近 100 小时。
Xcel Energy 还开展了一项电池连接试点项目，科罗拉多州车库里装有 SolarEdge 或特斯拉电池的住宅用户参与了太阳能转换和调峰试点项目。电力公司在辐照度（日照）较高的早晨为住宅电池充电，然后在傍晚高峰时段放电，以减少客户的电力需求负荷。
很少有人谈及 FES，但它确实是一种有效的储能方法。想想看，当你旋转一个圆形物体时，该物体会继续旋转，因为你将能量以角动量的形式传递给了该物体。公用事业公司可以利用电价较低的时期，开始旋转巨大的圆柱体，以角动量的形式传递能量。然后，公用事业公司就可以在用电高峰时段将能量提取回电网。
最后是热能储存。其中一个例子是在电网能源充足的情况下加热水箱。大量水升温一度需要几个单位的能量，但水具有很高的热容量，因此液体可以在适当的条件下储存能量。然后，我们可以在高峰时段将这些能量输送到电网。据我所知，这种方法目前在美国还不太常见。
Arrow Electronics：在现有的基础设施中，这些方法是如何使用的？
Carlos Hill：抽水蓄能需要大量资本支出。这些系统非常笨重，最适合在丘陵或山区使用。在开环系统中，水流经过大坝继续向下游流动，但也有闭环系统，水流在上下水库之间循环。
我们可以在任何地方进行飞轮储能，包括公园、沙漠、社区。基本上，任何平坦的地方都可以。
电池也可以放置在商业和/或住宅区的任何地方。目前，普通美国人知道的最普遍的选择就是电池。小型电池系统，如 5 千瓦的容量，可以放在车库里。如果你想要更大的系统，比如 50 千瓦，那就需要一个仓库。
Arrow Electronics：利用现有基础设施存储可再生能源会遇到哪些挑战？
Carlos Hill：可再生能源是可变的。我们可以随时燃烧煤炭和天然气，但风能和太阳能是间歇性的。此外，在可再生能源丰富的时候，过度生产也是一个复杂的问题，而不幸的是，如果没有能力储存可再生能源，就不得不关闭发电机。
如果使用太阳能或风能发电，可以使用蓄电池来储存过多的发电量。电气工程师应始终参与其中，了解电压、安培数、逆变器、容量等。
进入可持续能源转型的下一阶段
Arrow Electronics：您是否有电网级可再生能源储能的实例？
Carlos Hill：Xcel 在科罗拉多州拥有 Cabin Creek 抽水式水电设施。我们还与 Form Energy 合作开发多日储能。他们的铁-空气电池改变了游戏规则，公用事业级存储能力令人惊叹，可储存 10 兆瓦电力长达四天。这意味着铁-空气电池有可能储存 1,000 兆瓦小时的能量。这些潜在的 1,000 兆瓦时长储能铁-空气电池系统对于创建清洁电网至关重要。这些多日储能项目旨在最大限度地利用可再生能源，同时保持 Xcel Energy 电网的可靠性。相关各方将在明尼苏达州谢尔本发电站和科罗拉多州科曼奇发电站等即将退役的煤电厂所在地建造电池。这些公用事业规模的电池将允许 Xcel Energy 存储可再生能源，然后在能源生产较低的时期分配这些能源。这种公用事业规模的电池在全国各地都有一些。
Arrow Electronics：是否有其他新型能源存储技术即将问世？
Carlos Hill：绿色氢气是一种越来越受欢迎的储能技术。不同的颜色代表不同的生产方法：灰色氢气、棕色氢气、蓝色氢气、绿色氢气和粉色氢气。绿色氢气意味着使用绿色能源来运行电解槽，这是一种令人惊叹的电解机器，也就是把水分解开。你可以把水分裂成氢原子和氧原子，然后把氢储存起来，在高需求时期为燃料电池供电。
我们的想法是利用剩余的可再生能源电力运行电解槽来产生氢气，然后让氢气储存在储罐中，就像石油储存在油桶中一样。遗憾的是，这一过程的经济性仍面临挑战。
消费者对采用可再生能源的影响
Arrow Electronics：您认为哪些趋势会影响可再生能源存储的进展？
Carlos Hill：电动汽车的采用给电网带来了前所未有的新负荷。过去，家庭用电主要来自冰箱、电灯、空调、洗衣机和烘干机以及其他基本电器。现在，需求突然激增，在电动汽车充电时，房屋消耗大量电力。关于如何管理这些额外的负荷，人们进行了大量的讨论。围绕这一问题的一些策略被称为静态/被动充电和动态/主动充电。在这些受到管理的充电策略下，电动汽车将在对电网压力较小的特定时间充电。
为电气化而放弃天然气的厨房改造也会对电网造成压力。公用事业公司需要确保馈线、变压器和变电站足以满足日益增长的电力需求。
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