热水器有电池潜力

这篇文章是我们独家报道的一部分IEEE期刊手表系列与IEEE Xplore合作。

根据一项新的研究，在现代可再生能源家庭中，热水器看起来不仅仅是热水器。事实上，它们可以是更接近电池的东西。

这一概念简单而有效——当能源供应充足时，它可以以热量的形式储存在水中，房主可以减少随后的水供暖需求。这种需求的减少(从电网的角度来看)与多余的能源被卖回相同。在一个研究本月初出版于IEEE电力与能源开放存取杂志研究人员发现，与电池相比，热水器提供了一种整体上更具成本效益的储能方式。

马汉·曼苏里(Mahan Mansouri)目前是太平洋天然气和电力公司的能源市场专家分析师，他在俄亥俄州立大学进行了这项研究，作为他博士论文的一部分。他说，有少数能源公司已经使用电热水器作为一种能源储存形式，他有兴趣更详细地探索这种方法的成本效益。

曼苏里说:“在一个大型电力系统的规模上，一台单独的热水器代表了非常小的电力需求。”“然而，与部署电池相比，聚集数千或数百万个热水器的成本非常低。”他补充说，美国已经有超过5800万家庭拥有可用于此目的的电热水器。

值得注意的是，包括加利福尼亚和纽约在内的许多州已经采取措施，确保在其管辖范围内部署的新电热水器能够满足灵活的储能需求，为未来更广泛的使用铺平了道路。

但与使用10兆瓦的锂离子电池储能相比，这种方法的成本效益如何?

在他们的研究中，Mansouri和他的导师Ramteen Sioshansi(卡耐基梅隆大学工程和公共政策系教授)使用来自加利福尼亚州的真实数据进行了技术和经济分析。

Mansouri说，他和Sioshansi之所以选择加州，是因为该州严重依赖屋顶太阳能电池板，在供过于求的中午，太阳能电池板产生了大量的能量。他说:“因此，能够在中午储存能量，并在晚上太阳能输出下降时使用它，将是非常有价值的。”

研究结果表明，电池更有利可图，因为热水器只能储存几个小时的能量。出于这个原因，电池可以为房主提供更多的收入，他们将自己的能源卖回电网——产生的年运营利润几乎是热水器的两倍。

然而，该研究还揭示，由于改造热水器以提供灵活的能量储存相对便宜，与电池相比，热水器具有更好的整体成本-利润比。虽然每个家庭都需要购买并安装新的锂离子电池，但大多数家庭已经拥有了热水器——储存和销售能源的唯一额外成本是在热水器上安装自动控制装置。Mansouri和Sioshansi发现，这些成本大约是安装锂电池组成本的三分之一。

曼苏里说，虽然这项研究没有涉及到这个问题，但电力公司需要制定一项激励计划，以补偿热水器用户，让他们的热水器以这种方式使用。他说:“我们没有研究这方面的问题，但电力行业在为客户制定激励方案以提供其他形式的电力需求灵活性方面已有数十年的经验。”“关键是要为热水器业主提供足够的激励，以及为多种热水器提供灵活性的公司，让他们使用这类服务。”