美國很多儲能廠商采用的卻是國外廠商的電池，例如特斯拉公司生產的電動汽車和電池儲能系統(tǒng)主要使用的是日本電池廠商松下公司的電池。而當儲能廠商Fluence公司或NextEra公司在集成和部署其大型電池儲能系統(tǒng)時，他們采用的是韓國LG-Chem或三星SDI等國外公司的電池。

美國大多數電池都來自海外廠商，特斯拉公司的Gigafactory電池工廠則是一個罕見的例外。

當這些電池供應商的電池產品供不應求，并導致全球電池市場供應緊張時，一些儲能廠商采用中國電池生產商的電池產品。

但是美國能源部近日提出了另一個構想，即到2030年將構建一個國內儲能生產和供應鏈。這被稱為一個“巨大挑戰(zhàn)”，并承諾投資數百萬美元和大量資源來實現(xiàn)這一目標。

多年來，這些用于儲能技術的基礎研究、技術轉讓、勞動力培訓的資金一直是美國儲能行業(yè)的心愿。但是，對于儲能供應鏈所需行業(yè)計劃的明確關注為其組合添加了新的元素。

具體而言，美國能源部希望到2030年構建一個獨立于國外關鍵材料來源且安全可靠的國內制造業(yè)供應鏈。

全球貿易活動使世界各國能夠獲得其他國家更多的商品，或者可以獲得價格更低的商品，這些商品通常上被認為是有益的，但商品供應依賴外國可能會帶來一些問題。

韓國為促進儲能部署而提供補貼導致全球2018年電池供應緊張，也對美國儲能項目部署帶來不利影響。而當美國政府對一些國家的商品征收更高的關稅時，也會導致商品價格上漲。

美國能源部制定儲能目標

美國能源部主管科學事務的副部長Paul Dabba在接受行業(yè)媒體采訪時解釋說，對于儲能行業(yè)的支持主要有兩個目標：國家安全(確保獲取關鍵材料)和經濟發(fā)展(確保相關工作崗位并創(chuàng)造價值)。

Dabbar說，“但我們的目標并不是將美國工業(yè)和制造行業(yè)與其他國家相隔離。例如石油和天然氣行業(yè)就與國外相關行業(yè)緊密地聯(lián)系在一起。”

雖然美國已經成為凈出口國，但石油和天然氣貿易并沒有停止，而根據業(yè)務需求，美國將繼續(xù)在國際范圍內進口原油和精煉燃料。他表示，與其相反，希望美國避免在太陽能制造領域中出現(xiàn)這種“錯失的機會”。

他說：“許多太陽能電池板的生產都是在海外廠商完成的，但是很多創(chuàng)新是在美國完成的。”

美國能源部設定了儲能發(fā)展目標，而要實現(xiàn)這一目標，就需要擺脫對目前主導儲能行業(yè)的其他國家鋰離子電池產品的依賴。

取而代之的是，美國將在利用綠色環(huán)保技術方面加倍努力，而不是在生產商品上加倍努力。此外，美國能源部還可以支持利用當地可用資源的新興技術。

很難評估美國政府是否有意愿執(zhí)行長達10年的工業(yè)規(guī)劃議程，但是現(xiàn)有技術可能會在這個時間框架內為美國本土儲能行業(yè)奠定制造基礎。

美國對鋰離子電池和全球貿易的依賴

確定當今儲能行業(yè)的供應鏈很容易。調研機構Wood Mackenzie公司表示，美國2019年第三季度部署的儲能系統(tǒng)中99%以上是鋰離子電池儲能系統(tǒng)。

美國儲能廠商對這些儲能項目進行了工程設計和部署，但其儲能系統(tǒng)的電池產品幾乎完全來自海外工廠。特斯拉公司是一個罕見的例外，因為該公司采用其合作伙伴松下公司的技術在內華達州的超級工廠(Gigafactory)生產電池。

要確保美國儲能系統(tǒng)供應的安全，就需要擴展本土生產能力，而為了實現(xiàn)這一目標，美國電池生產商仍然需要掌握原材料的供應，并將其加工成工業(yè)原料。

Wood Mackenzie公司金屬和采礦咨詢主管James Whiteside表示，美國確實生產了一些金屬鋰，但相對較高的生產成本使產量保持較低水平。美國的鎳、錳、鈷供應量很少，而這些金屬是鋰離子電池必需的原材料。

美國能源部的資助以及行業(yè)廠商的大量投資也無法改變這種供應狀況。這為美國儲能系統(tǒng)獨立發(fā)展提供了一條主要途徑：其目的是開發(fā)不依賴于其他國家資源的替代儲能技術。

抽水蓄能的市場機會

鋰離子電池在儲能系統(tǒng)的主導地位并不會永遠存在。其價格下降很大程度上歸功于其他行業(yè)的發(fā)展，例如消費電子產品和電動汽車，這些因素提高了制造規(guī)模，并降低了電池成本。

在某些指標和應用中，其他儲能技術可能會勝過鋰離子電池。由于這個原因，許多初創(chuàng)公司已經推出了替代設計方案。許多企業(yè)已經倒閉，而其他的企業(yè)仍在證明自己的競爭力。

除了制造儲能設備之外，美國能源部專注于開發(fā)和利用一些綠色節(jié)能的技術。

盡管近年來對電池生產的熱情高漲，但真正的儲能技術依賴于建筑業(yè)而不是制造業(yè)。例如抽水蓄能技術仍然提供絕大多數的儲能容量。其面臨的問題是，由于環(huán)境影響的復雜性、場地有限性，以及在預算范圍內建設大型儲能項目面臨一些困難，抽水蓄能設施的開發(fā)長期以來一直停滯不前。

美國聯(lián)邦政府為加快抽水蓄能開發(fā)的步伐而付出的努力(重點不會破壞河流生態(tài)系統(tǒng)的下游水庫)可能獲得回報。畢竟，現(xiàn)在這不是一個需要大量投資的行業(yè)。

Dabbar說：“當然還有改善抽水蓄能效率的方法。”他指出，這項技術已列入儲能重大挑戰(zhàn)清單。

與此類似，壓縮空氣儲能技術已被證明是一種可行的儲能技術，然而新的開發(fā)卻停滯了。幾家公司已嘗試對該技術實現(xiàn)商業(yè)化，但收效甚微，但仍有一些公司仍在堅持開發(fā)。

加拿大初創(chuàng)儲能廠商Hydrostor公司已完成了一項儲能技術示范項目，該技術利用山洞或礦井中的水平衡壓力。而英國初創(chuàng)儲能廠商Highview Power公司采用液態(tài)空氣壓縮儲能技術。該公司在英國運營了兩個儲能項目，并在美國開發(fā)部署了一個儲能設施。

這兩家公司的儲能技術采用了發(fā)電廠、采礦和石油天然氣其他行業(yè)的設備，這樣可以最大限度地降低技術風險。這使得這些概念非常適合完全實現(xiàn)國產化。

美國在石油和天然氣鉆探方面擁有世界一流的專業(yè)技術，這種技術可以應用于儲存清潔電力。

用于儲能系統(tǒng)的其他類型電池

另一類儲能初創(chuàng)廠商希望生產出完全避免采用金屬鋰的電池產品。與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，這些電池將采用更便宜、更豐富的生產材料。其中一些材料可以在美國本土采購。

Whiteside說，鋅電池將會脫穎而出。金屬鋅價格便宜，并且美國的產量在其全球名列前茅。阿拉斯加州Red Dog礦山開采的金屬鋅比世界上其他任何地方都多，而且生產成本很低。

還有一些企業(yè)一直都在開發(fā)和研究鋅電池。其中最重要的是，F(xiàn)luidic Energy公司開發(fā)了一種鋅空氣電池，并得到了美國能源部高級研究計劃局(ARPA-E)的資助。該公司表現(xiàn)出色，被億萬富翁Patrick Soon-Shiong收購，現(xiàn)在以NantEnergy公司運營。Fluidic Energy公司已經在全球范圍內安裝了3,000塊鋅電池，應用在北卡羅來納州Great Smoky部署的微電網。

其他開發(fā)鋅電池的廠商還包括開發(fā)鋅混合陰極電池的Eos公司和加拿大電池廠商e-Zn公司，以及液流電池合資企業(yè)ViZn Energy公司。

Whiteside表示，還有一些液流電池制造商開發(fā)釩液流電池。美國可以獲得足夠的金屬釩，而釩是鈾礦開采和回收廢料的副產品。另外，初創(chuàng)儲能廠商ESS公司采用鐵作為電池的核心成分。

美國能源部認為液流電池的電池材料可以在美國本土獲得。例如，馬薩諸塞州的初創(chuàng)廠商Form Energy公司開發(fā)的水系硫液流電池開發(fā)獲得了美國能源部高級能源研究計劃署(ARPA-E)的資助。

這些電池技術目前都沒有達到足以使其成為鋰離子電池競爭對手的能力。但是，也確實為美國的儲能供應鏈創(chuàng)造了一種在科學上可行的途徑。

技術發(fā)展表明，鋰離子電池已經成為大規(guī)模生產的商品，但美國需要在儲能行業(yè)提高自給自足的程度，即使不會完全取代國外制造業(yè)，也需要培育美國儲能制造行業(yè)，并擴展其儲能資源種類。