本文來源于麻省理工學院：迪克·施馬倫塞教授，關于暢談儲能未來的內容。鳴謝自主研制NTC芯片的特普生儲能CCS集成溫度采集母排，對本文的大力支持，感謝特普生海外技術翻譯官林博女士！

美國RFF主持人丹尼爾·雷米 (Daniel Raimi) 與麻省理工學院斯隆管理學院名譽教授、未來資源公司董事會前主席迪克·施馬倫塞 (Dick Schmalensee) 進行了對話。Schmalensee 和 Raimi 介紹了 Schmalensee 撰寫的一項關于儲能未來的最新研究的要點，以及相關見解和對當前和未來政策的影響。他們討論了儲能在凈零排放電力系統中的作用、關鍵儲能技術的優缺點以及這些技術可能的成本。

注：RFF 是一家位于華盛頓特區的獨立非營利研究機構，其使命在于通過公正的經濟研究和政策參與來改善環境、能源和自然資源決策。本文表達的觀點僅代表播客嘉賓的觀點，可能與 RFF 專家、其官員或董事的觀點不同。RFF 不對具體的立法提案表明立場。

名言摘要

· 高效能源存儲補充了向可再生能源的過渡：

“隨著我們對電力行業以及其他經濟領域進行脫碳，大多數計劃都要求大幅增加風能和太陽能發電的使用。風能和太陽能發電很可愛，但它們是間歇性的——也就是說，它們的輸出隨著時間的推移而變化。而且它是不完全可預測的。存儲在以風能和太陽能發電為主的系統中發揮著潛在的巨大作用，因為它實際上將發電從一個時間轉移到另一個時間。” 

· 通過擴大存儲和傳輸容量實現電網靈活性：

“如果您以人們預測的成本提供長期存儲，您就會使用它。它取代了鋰離子電池，它取代了發電——基本上，一切都取代了其他一切。傳輸替代品，因為良好的風能和太陽能站點往往偏遠。因此，如果可以建立傳輸，就可以降低成本。存儲替代發電，長期替代短期。” 

· 將舊燃煤電廠改造成實驗性儲存設施的選擇：

“現在，在我們拆除所有這些舊電廠之前，使用其中一兩個作為試點項目，以展示這項技術的潛力（如果存在），這一點很重要——將燃煤電廠重新用作儲存中心或儲存裝置，以實現長期儲存。” 

丹尼爾·雷米：您好，歡迎來到Resources Radio，這是來自 Resources for the Future (RFF) 的每周播客。我是主持人丹尼爾·雷米。

今天，我們采訪了麻省理工學院斯隆管理學院經濟與管理學名譽教授、RFF 前董事會主席迪克·施馬倫西 (Dick Schmalensee)。迪克是麻省理工學院最近的能源存儲未來研究的合著者，該研究評估了能源存儲在凈零排放電力系統中可能發揮的作用。在今天的對話中，他將幫助我們了解關鍵技術、它們的相對優勢和劣勢，以及它們在成本方面的差異。我們將討論這項研究的主要結果、一些政策影響，以及今天的政策如何最好地支持我們未來幾十年所需的技術。

丹尼爾·雷米：迪克，你好，我們今天要討論您撰寫的一份關于能源存儲未來的報告。但在此之前，我們總是詢問客人他們是如何對能源或環境問題的工作感興趣的。那么，您是如何來到這個領域的呢？

迪克·施馬倫塞：這很有趣。在我的本科生和研究生院中，莫·阿德爾曼（Mo Adelman）因石油研究而聞名，而保羅·麥克沃伊（Paul McEvoy）雖然名氣不大，但因天然氣研究而聞名。但他們沒有引起我的興趣。當我 1977 年回到麻省理工學院時，這件事才真正發生。當時有很多人在能源相關問題上做著有趣的工作。我有點陷入了這一切。我的同事 Paul Jaskow 有點把我拉進了電力方面的工作。后來，實際上，在華盛頓待了一段時間后，我從根本上開始擔心氣候變化，這當然會讓你立即陷入能源/環境問題。多年來，這一直是我工作的驅動力。

丹尼爾·雷米：是的，那太好了。我的意思是，我們很多人以各種不同的方式接觸能源和環境，有時是在生命早期，有時是在生命后期。正如我提到的，我們將討論麻省理工學院的能源存儲未來報告。這是麻省理工學院多年來發布的有關不同能源技術未來的一系列報告之一。首先，您能否幫助我們理解為什么儲能可能在未來的能源系統中發揮更大的作用——特別是當我們考慮脫碳時？

迪克·施馬倫塞：脫碳就是這項研究的真正推動力。隨著我們對電力行業以及其他經濟領域進行脫碳，大多數計劃都要求大幅增加風能和太陽能發電的使用。風能和太陽能發電很可愛，但它們是間歇性的——也就是說，它們的輸出隨著時間的推移而變化。而且它是不完全可預測的。存儲在以風能和太陽能發電為主的系統中發揮著潛在的巨大作用，因為它實際上將發電從一個時間轉移到另一個時間。低買高賣意味著當有大量能源和大量發電輸出時，您可以對存儲進行充電，而當能源和發電輸出不足時，您可以將其輸送到系統中。所以說，存儲現在沒有太多的事情做，但是未來它會有很多事情做。

丹尼爾·雷米：那太好了。您和您的合著者在報告中討論了相當廣泛的技術，我們沒有時間討論所有這些技術。我們當然會鼓勵人們閱讀該報告，了解其中的所有細節。但是，您能否給我們簡要介紹一下您在報告中考慮的一些技術類型，以及它們在存儲能量和釋放能量等方面的能力如何疊加，以及它們在存儲能量和釋放能量等方面的能力如何疊加，以及它們在存儲能量和釋放能量方面的能力如何疊加。他們的成本？

迪克·施馬倫塞：成本是關鍵。我們（當然，我所說的“我們”是指參與該報告的技術人員）考慮了廣泛的技術和擬議的技術，對技術感興趣的人應該查看這些章節。2050 年，也就是我們關注的焦點，似乎有可能發揮作用的技術基本上分為三組。

第一組是鋰離子電池，鋰離子電池在成本方面非常好，可以擴大其隨時提供的電量。當然，您在電動汽車中需要這一點。但與替代方案相比，延長它們提供電力的時間是昂貴的。

現在，我想說的另一組是抽水蓄能，或抽水蓄能水力發電，正如它的術語一樣，很奇怪。延長系統供電的持續時間相對容易，因為你基本上是在擴大上坡水庫的規模。那是相對便宜的。昂貴的是供電。你必須建造渦輪機和隧道以及所有這些東西。因此，諸如抽水蓄能水力發電和氫氣的使用之類的東西就出現了。該類別中的一些蓄熱技術相對便宜，能夠提供持續時間——能夠長時間提供能量。但就隨時提供電力而言，其成本昂貴。

然后是中間組，以所謂的液流電池為代表。這在電力成本和存儲成本這兩個成本維度上都處于中間位置。我應該說存儲比生成復雜得多。即使是簡單的存儲表示也需要七個參數。我描述了其中兩個，兩個成本參數，但原則上有七個，而且它比描述發電技術復雜得多。人們談論的事情有很多，比如壓縮空氣，我們的技術人員說，“不，那不會有任何結果。”這種情況在隨意的討論中經常出現，因為他們建造了兩個工廠，但似乎不太可能去任何地方。因此，它在技術章節中進行了討論，但在我主要涉及的建模章節中沒有討論。

丹尼爾·雷米：我知道您并不關注技術，但我認為對我們的聽眾來說，更深入地了解其中一些技術可能會有所幫助。您多次提到抽水蓄能以及氫氣。對于那些不知道抽水蓄能發電如何工作的人，您能簡要描述一下使用它的過程嗎？對于氫氣來說：在這項研究中，您考慮采用哪些不同的方法來生產氫氣？

迪克·施馬倫塞：當然。抽水蓄能是一項古老的技術。它可能可以追溯到20世紀20年代，甚至更早。五十年代初期，當人們決定核電將占據主導地位時，它就被部署在這里和歐洲。核能的好處是運行成本便宜。核能的一個缺點是它不容易改變輸出以響應需求的變化。因此，我們的想法是，當發電量超過需求時（例如在夜間），我們將使用抽水蓄能發電。我們會利用多余的電力將水從一些低水庫抽到高水庫。然后，在白天或在需求超過核輸出的其他時間，我們將在普通渦輪機中使用這些水來發電以供應電網。

在美國有運營設施。有一些設施在歐洲運營。中國正在建造很多此類設施。其他人都不是。中國正在建造很多此類設施。它們現在在美國沒有多大意義，因為我們擁有非常善于應對供需失衡的天然氣工廠。因此，我們現在在美國不需要太多抽水蓄能電站，盡管有人建議建造一些。

氫很有趣。氫有人們談論的各種顏色。現在主要由天然氣生產。我們所關注的，我們認為與本世紀中葉相關的，是通過電解分解水產生的氫氣，因為你可以用太陽能或風力來做到這一點。因此，您可以生產沒有碳排放的氫氣。而且儲存起來很便宜。儲存在罐中很便宜。儲存在地下更便宜，所以你可以生產大量，然后隨著時間的推移使用它。因此，您可以生產儲存數周的氫氣，并且擴大儲存量相對便宜。問題在于可預見的技術變化。那會很貴。因此，事實證明，使用氫氣進行長期儲存并不是最佳選擇，而這正是氫氣的優點。效率相對較低——也就是說，從電力到氫氣，然后再回到電力的過程中會損失大量能量。這就是所謂的往返效率。

你會損失很多，但更重要的是：我們探索了未來存儲研究和其他出版物中報告的幾項研究。假設您在工業用途中使用氫氣代替天然氣進行實驗。模擬地區是德克薩斯州，那里有大量天然氣用于供熱。“假設，”他們說（我沒有參與這些研究的具體細節），假設你可以使用氫氣代替。你可以將氫氣儲存在地下，或者你可以將其儲存在儲罐中。無論哪種方式，存儲起來都很便宜。然后可以通過電解產生氫氣。所以你主要用它來代替天然氣。但你們正在做的事情是讓氫氣的生產成為一種靈活的需求。因此，當發電量相對于需求不足時，產生的氫氣就會減少。當發電量遠高于需求量時，就會產生大量氫氣。正是需求的靈活性取代了存儲。您不只是將氫循環用作存儲介質。您將其用作靈活負載來生產工業用氫氣。

事實證明，至少在某些地區，這有很大的希望。再說一次，還有地下洞穴。你可以儲存足夠的氫氣來長時間發電，這非常有用，因為有時會很長時間不刮風或陰天。鋰離子電池的使用時間超過幾個小時就沒有多大意義了。因此，我們發現這非常有趣——正如他們所描述的那樣，使用電力以外的氫氣作為靈活負載，以幫助解決發電的間歇性問題。

丹尼爾·雷米：這真的很有趣。感謝您的所有這些描述。這一切真的非常有幫助。因此，雖然我們在這里不得不略過了一些細節，我希望我們能夠跳轉到您和您的合著者從您建模的一些場景中發現的一些關鍵結果以及這些結果的含義進入未來。

迪克·施馬倫湖：當然。讓我大致描述一下我們所做的事情，然后談談我們認為它意味著什么以及它帶來的一些難題。所以技術人員給了我們對2050年所有這些技術的七個維度的成本高、中、低的預測——七個參數。現在國家可再生能源實驗室有一些成本預測。因此，我們對本世紀中葉左右的存儲技術進行了預測。“那么，那時它們將在電力系統中發揮什么作用？” 要做到這一點，你必須在本世紀中葉對電力系統進行建模。因此，我們對需求進行了預測，假設有大量的電氣化，我們對風能和太陽能發電以及天然氣以及碳捕獲和封存（將二氧化碳封存在地下）進行了成本預測。

因此，我們研究了美國的三個地區。我們研究了德克薩斯州，東北部（紐約和新英格蘭），東南部（基本上是佐治亞州、佛羅里達州、阿拉巴馬州、密西西比州——其中大部分）。我們說，第一個問題：如果這些系統到 2050 年是有效的，那么在不限制碳排放的情況下它們會是什么樣子？他們看起來怎么樣？答案是它們非常不同。德克薩斯州即使沒有減少二氧化碳排放的壓力，也會大量使用風能和太陽能發電，因為眾所周知，德克薩斯州擁有良好的風能資源，而且有陽光。因此，即使沒有任何碳排放限制，德克薩斯州也會使用大量風能和太陽能。因此有大量的存儲空間。

在我居住的東北地區，我們確實有風，但由于人口密度大，很難把風帶到陸上。海上風電并不便宜。而且與其他地方相比，這里的陽光并不充足。因此，如果你不去管這個系統，我們的模型是，到 2050 年，它實際上會變得更加碳密集，因為我們認為東北部運行的核能將關閉并被天然氣取代。在東南部，我們認為一些核反應堆將保留在原地，雖然沒有大風，但陽光充足，到 2050 年，在其他條件相同的情況下，在政策不發生變化的情況下，碳密集度將會降低。

然后我們施加了碳排放限制。這些系統會是什么樣子，如果我們開始實施碳排放限制，那么這三個地區的存儲會起到什么作用？在建模中這樣做的方式基本上是碳稅或碳收費。眾所周知，這是減少碳排放的最簡單的方法，其次也是最便宜的方法。

因此，我們在三個地區中的每一個地區都這樣做，并且我們對成本和技術使用不同的假設。第一個結果是，即使您只有鋰離子電池，您也可以從這三個系統中去除幾乎所有的碳，而不會大幅增加成本，也不會真正影響可靠性。有效的原因（我說“幾乎所有”）是，根據我們的假設，在沒有陽光和風的時候保留天然氣容量是經濟的一段時間。所以，你有天然氣容量，但你用得不多。要一路實現零排放意味著您必須更換天然氣容量。而要在最后幾英尺實現零排放的成本非常高。因此，接近零的成本相對較低。

我想稍微談談是如何做到的，這本身就很有趣。但另一個結果是，如果您以人們預測的成本提供長期存儲，您就會使用它。它取代了鋰離子電池，它取代了發電——基本上，一切都取代了其他一切。傳輸替代品，因為良好的風能和太陽能站點往往偏遠。因此，如果可以建立傳輸，就可以降低成本。存儲替代發電，長持續時間替代短持續時間。因此，我希望這作為一個粗略的概述是有意義的。

丹尼爾·雷米：是的，那太好了。我真的可以快速深入研究其中一個主題嗎？ 所以，關于輸電的假設：我近年來看到的所有研究都得出了與你所描述的非常相似的結論——我們可以在電力系統中以相對較低的成本實現接近于零的目標。但我的感覺是，大多數研究都假設我們能夠隨時隨地建立傳輸。所以，我想知道，如果這在您進行的建模中發揮著重要作用，那么您認為這實際上反映現實的程度如何。

迪克·施馬倫湖：它確實發揮了重要作用，而且不同地區有所不同。德克薩斯州從根本上擴大了其內部輸電能力，將風能輸送到負荷中心。假設德克薩斯州已經完全建成其傳輸系統并且可以被視為一個區域，那么 2050 年似乎是一個合理的近似值。在新英格蘭和紐約，情況就不那么嚴重了，因為在紐約市建立傳輸非常困難。如果不考慮建設輸電線路的難度和風資源選址的難度，系統為了降低成本，往往會在紐約市建設大量輸電線路，并將大量風電放在陸上。我們基本上限制系統不將風能帶到陸上，因為在這個地區你無法做到這一點。

順便說一句，我們假設魁北克將提供水力發電，盡管最近修建一條線路遇到了巨大的困難，但我們并沒有假設太多的擴建。我們已經從魁北克獲得了水電。我們沒有假設擴張。在東北部，當你真正嚴格限制碳排放時，系統希望建立傳輸，將風能和太陽能資源豐富的地區與負載較少但負載較多的地區連接起來。

我們認為我們對其建模是合理的。東南部介于這兩種情況之間。我們引用的相關研究是作為我們報告的一部分完成的，并在報告考慮更雄心勃勃的輸電擴張（可以說是國家電網）之前發布，該擴張將連接德克薩斯州和西方以及其他所有人。該研究和其他研究再次表明，這種傳輸具有巨大的降低成本的潛力。現在，無論你能否建造它，歸根結底都是一個政治問題。我的意思是，在東北部，將水電從魁北克引入，特別是引入馬薩諸塞州，是一個激烈的政治問題，因為我們在這里有積極的脫碳目標。如果沒有加拿大的水力發電，實現這些目標的成本將非常高。但緬因州的選民封鎖了這條基本路線。我們可能會做一些奇特的事情，比如海底布線。目前還不完全清楚如何做到這一點。

丹尼爾·雷米：太好了。我在討論中讓你偏離了軌道。因此，請繼續討論一些關鍵結果和對存儲的影響。

迪克·施馬倫湖：嗯，其中一個非常有力的發現，一開始令人驚訝，但一旦我們考慮一下，就不那么令人吃驚了，那就是，當你收緊碳排放限制時，電力的批發價格往往會為零或接近于零。現在，這是一個謎題，對吧？因為當你對碳排放施加更嚴格的限制時，平均價格就會上漲。但是，對碳排放進行更嚴格限制的對策之一當然是建造更多的存儲設施，這樣就可以在風和陽光較少的時期進行發電。但另一種反應，你在邊際上進行比較，就是建造更多的一代，對嗎？您可以通過在晴天儲存能量并在陰天使用它來應對陰天，或者通過建立足夠的太陽能容量以適應陰天。

事實證明，兩者兼而有之是最佳選擇。當你建立更多的風能和太陽能發電能力時，你獲得過剩發電的小時數就會增加。這意味著你有很多我們現在看不到的零價格日子。我們沒有看到這一點，但這很重要。在零售層面，這可能是一件大事。如果你想使經濟電氣化并通過使其他部門電氣化來脫碳，你希望用戶在免費時使用電力。

我經常講的故事是關于我在夏威夷的兒子，他有一輛電動汽車，他支付每千瓦時 30 或 35 美分的費用來為這輛車充電——即使夏威夷系統正在拼命地試圖擺脫多余的電力太陽能發電。用技術術語來說，這太瘋狂了。這將成為一個更普遍的問題。

所以，我們發現的，也是我們中的許多人都摸不著頭腦的問題是：你們是如何計算零售價的？因為伴隨著批發價格接近于零的時間，隨之而來的是價格非常高的時間，對吧？平均數必須上升。所以，如果你有很多零，你的價格就會更高。消費者應該看到低價；這是真的。但正如我們在德克薩斯州看到的那樣，告訴消費者他們也應該看到高價格是不可行的。

那么，如何提供保險呢？你們如何提供對沖？如何制定鼓勵電氣化和整個經濟脫碳的費率，而又不會給最終消費者帶來難以承受的風險？我認為這是一個謎題。我認為這是可以解決的，但這不是一個簡單的難題。

丹尼爾·雷米：這太有趣了。我很想就這個問題做一個完整的播客。似乎有一百萬個有趣的事情值得深入研究。

迪克·施馬倫湖：我希望我們能更深入地探討一下，因為我沒有半小時的時間來回答這個問題，但請給我們時間。

丹尼爾·雷米：好的，太好了。我們會找個時間再請你來討論這件事。因此，我們的討論即將結束，我想確保向您提出一個政策問題。我們有很多政策影響，但一個直接的政策問題是：當您考慮政府行為者可以采取的政策來激勵存儲部署時，我們有不同類型的存儲，對吧？我們擁有一些非常成熟的技術，例如鋰離子電池，而我們也擁有其他不太成熟的技術。例如，金屬空氣電池或其中一些綠色氫技術。您認為，在激勵成熟技術和激勵不太成熟的技術時，我們應該考慮什么正確的政策組合？

迪克·施馬倫湖：嗯，鋰離子電池的發展是由電動汽車業務推動的。與電動汽車中發生的情況相比，對電力系統中鋰離子使用的任何合理預測都將相形見絀。汽車制造商和電池制造商現在有巨大的動力來改進鋰離子電池。除了鼓勵繼續部署電動汽車之外，我認為目前聯邦政府在這方面沒有發揮任何作用。我們認為其他技術是研發工作和演示應該重點關注的領域。特別是持續時間較長的技術，例如那些涉及氫或一些熱技術的技術，談論起來很有趣，但實際上還沒有大規模實施。

技術開發研發的一個例外是使用舊發電廠場地。以燃煤電廠為例，我們將不再使用它來燃燒煤炭，但一旦您決定不這樣做，您仍然可以連接到電網。你仍然擁有渦輪機；你還有鍋爐。假設你將發電從電網中取出并用它來加熱某些東西——巖石。這個世界上有很多石頭。用它來加熱巖石。如果你做得適當的話，它們會保持一段時間的熱度。然后你用這些熱量產生蒸汽，在以前的燃煤電廠中發電。我們研究中的許多人探索了這種可能性，并認為它有希望。如果這是正確的，那么現在就很重要了，在我們拆除所有這些舊工廠之前，使用其中一兩個作為試點項目來展示其潛力，如果有的話，這項技術——將燃煤工廠重新用作儲存中心或儲存裝置，以進行長期儲存。因此，現在將其部署為試點工廠。

對于一些更奇特的東西，我們仍然處于實驗室加演示區域。我們也應該如此。急于求成是沒有意義的。像抽水蓄能這樣的技術，是一種很好理解的技術。現在部署它沒有任何意義。電價相對穩定。在我們擁有更多的風能和太陽能之前，我們在 2050 年的模型中不會看到低買高賣的機會。因此，鼓勵部署抽水蓄能和太陽能發電是沒有意義的。其他確實還沒有準備好的技術。我們需要商業化前的研究開發，在某些情況下還需要示范。值得注意的是，這個舊燃煤電廠改造機會需要得到證明。

丹尼爾·雷米：這真的很有趣，特別是對于這項技術，你可以想象它對那些因燃煤電廠關閉而苦苦掙扎的社區、就業和稅收等具有吸引力。

迪克·施馬倫湖：這一切都會有。我認為，它的工作機會比火電廠要少，但它會有工作機會，而且肯定會對財產稅產生影響。

丹尼爾·雷米：是的，絕對是。麻省理工學院的迪克·施馬倫西（Dick Schmalensee），這是一次引人入勝的對話。而且，正如我們多次說過的那樣，我們實際上只是觸及了表面。因此，我鼓勵人們查看完整的報告，我們將在本次對話的節目筆記中鏈接該報告。我們想以我們向所有來賓提出的同樣問題來結束對話——推薦一些您讀過、看過或聽過的、您認為很棒并且您認為我們的聽眾可能會喜歡的內容。那么，迪克，你的字面或隱喻閱讀堆棧的頂部是什么？

迪克·施馬倫湖：嗯，我只想提一下我今天早上看到的兩件事。第一篇是《紐約時報》上的一篇文章，內容涉及猶他州大鹽湖萎縮帶來的即將發生的環境災難。作為干旱的一部分，或者作為席卷西方一段時間的干旱的后果之一，這確實非常、非常令人驚訝和不安。

第二篇是耶魯大學出版的出版物中的一篇評論文章。我不記得名字了，但我麻省理工學院的一些同事指出，我們現在都在擔心烏克蘭戰爭及其對經濟增長、通貨膨脹和其他一切的影響，這讓我們忽視氣候問題。氣候問題仍然存在——氣候問題或多或少確實是一個物種的生存問題。是的，戰爭很重要，我們需要關注它。但如果我們現在不再關注氣候問題，后果可能是災難性的。所以，今天早上這兩件事引起了我的注意。我認為兩者都很重要。

丹尼爾·雷米：是的，絕對是。想讓大家知道的是，我們將在 6 月 8 日錄制，所以當您聽到這些建議時，這些建議可能已經過時了一兩周，但我們會提供它們的鏈接。我確信，無論您是在 6 月 15 日或當月晚些時候，還是在夏季的任何時間收聽，這些內容仍然具有相關性。

因此，來自麻省理工學院的迪克·施馬倫西（Dick Schmalensee）再次非常感謝您來到資源廣播電臺，幫助我們了解您和您的同事所提出的技術和關鍵成果以及能源存儲的未來。