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到2025年美国新增储能容量在100GW~650GW之间,4-6h储能时长常见

日期:2022-04-22    来源:中关村储能产业技术联盟

国际储能网

2022
04/22
15:46
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关键词: 美国电网 新增储能容量 可再生能源

储能将在美国“快速增长”,到2050年,130GW到680GW的昼夜储能(Diurnal Storage)将能够整合美国电网中80%的可再生能源

这是美国国家可再生能源实验室(NREL)在“储能的未来”研究中的主要结论之一,这是一个由七部分组成的系列研究,最后一章的出版刚刚结束,指出了未来几十年储能发展的关键。

NREL进行了它所描述的“未来情景的精细建模”,计算了昼夜电池储能的价值——昼夜储能(Diurnal Storage)定义为持续时间小于12小时的储能,并包含对更长储能时长解决方案的潜在需求。

最新的报告总结评估了前六期报告的一系列关键发现,据该研究的首席研究员称,最重要的结论是,即使在保守的情况下,储能的部署也很有可能迅速增加,并且在四个主要的使用场景中给电网提供宝贵的工具。

“每个阶段的研究都表明,储能的浪潮即将到来,到2050年,美国的储能装机容量至少增加5倍。总的来说,我们发现储能提供了巨大的价值,从更便捷的电网运行模式到更廉价的机组热启动再减少碳排放,” Nate Blair说。

报告的八条研究内容

NREL强调了储能对电网的许多潜在好处。从公认的储能对太阳能和风能发电的补充,即在没有风光的时候提供容量,到储能在提高输电基础设施的利用率、提供调峰能力、运行运行备用方面的作用,再到分布式储能在需求高峰期保护电网的潜力。

该研究的结论有以下八个关键内容。

1. 储能有望快速增长

由于成本竞争力的增加,储能的部署将快速大幅增长。在一系列方案中,NREL预测,从今天到2050年,美国的新增储能容量在100GW到650GW之间。正如Nate Blair所提到的,即使是在保守的估计下,这将是2020年的23GW装机容量的五倍增长。

4-6小时的储能将是最常见的,储能将与可再生能源的增加共同推动电网的脱碳化。

2. 储能成本将继续降低

短期内,由于对锂电池的需求上升与制造业上游供应不匹配,几年来电池储能行业成本的下降受到了一定的挑战。

然而,NREL表示,对电池需求的持续增长,特别是电动交通工具的需求,将推动电池技术的发展和今后成本的继续下降。

锂离子电池可能会继续主导装机,但如果其他技术能在价格上与锂电池有竞争力的话,也可能会进入部署阶段。

3. 储能可以提供稳定的容量,推动具有成本竞争力的部署

虽然储能可以为电网提供四个主要的价值,但在电力系统高峰期满足负荷需求的能力,以及取代燃气轮机和其他传统发电作为可靠容量,这对实现储能全部潜力最为关键。

4. 储能正在成为电网灵活性的一个很有竞争力的来源

历史上,储能是使电网更加灵活性的最昂贵的方式之一。然而,储能的成本已经下降了许多,但其他电网灵活性来源的成本基本上没有下降。根据NREL的说法,储能将是电网灵活性来源的一系列选择之一,包括进行需求侧管理。

5. 储能和太阳能光伏是一个很好的互补

昼夜储能和太阳能之间存在着“高度协同关系”。在大多数地方,高峰需求发生在每天的中午和晚上,增加太阳能光伏部署容量可以减少储能提供可靠容量的时长。

相反,随着光伏部署的增加,昼夜储能在高峰期提供电力容量的能力也会增加。风电没有一个通用的日常发电模式,这使得其与储能的契合度有所降低。但NREL发现,风电和储能之间仍然有很强的互补因素,但这种关系更加复杂。

6. 作为备用电源,建筑级储能的部署将增加

NREL说,在所有情况下,分布式电池储能系统都有“巨大的经济潜力”。到2050年,从85GW到244GW、2小时持续时间的储能(170GWh到490GWh)都有可能被部署,客户的投资回报将决定这个数字是否达到下限或上限。

7. 随着部署的增加,储能时长也将增加

目前,在美国许多地区,4小时的储能时间被认为足以满足夏季高峰期的需要。然而,随着储能部署的增加,负荷的峰值将被拉长到更长的时间段,在这种情况下,需要更长的储能时长来提供相同的可靠容量输出。

8. 为了达到100%的清洁能源,需要有季节调节能力的储能技术

研究模拟的主要方案显示了如何在2050年之前实现低碳和高比例(80%)可再生能源的电网。然而,要达到100%的脱碳方案,可变的可再生能源(VRE)与昼夜存储的搭配很可能是不够的。季节性储能 —— 持续时间为几天,甚至几周或几个月——来自储氢等技术,如果它们能在成本上更具有竞争力,可以帮助推动电网实现完全零碳化。


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