2050年美国电网储能将增长五倍

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随着技术成本的下降和可再生能源部署的增加，储能将成为未来电网的宝贵资源——但储能技术的市场潜力是什么，以及成本优化部署的关键驱动因素是什么？以下文章以美国为例，分析了其中的具体原因，对于其他能源大国来说，也具有一定的借鉴意义。

1、未来储能市场的巨大潜力

在储能期货研究（SFS）《美国电力行业日间存储的经济潜力》的最新报告中，NREL分析师威尔·弗雷泽（Will Frazier）、韦斯利·科尔（Wesley Cole）、保罗·登霍姆（Paul Denholm）、斯科特·马肯（Scott Machen）和内特·布莱尔（Nate Blair）都表示，到2050年，美国电力系统中公用事业规模的日间存储（最多12小时）具有巨大的市场潜力。

他们发现，当电力系统允许储能同时供应多个电网，以及当太阳能光伏（PV）所占份额更大时，储能电网性价比最高，价值最大，随之部署也会增加。

国家可再生能源实验室（NREL）分析师、报告的主要作者威尔·弗雷泽（Will Frazier）表示：“我们发现，在各种模拟情景中，日间储能具有巨大的市场潜力，而且主要在2030年。为了实现成本最优的储能部署，在电力系统中，储能系统的容量和电量需要随时间变化波动。”

SFS——由NREL领导，美国能源部（DOE）能源存储挑战组织支持的项目——是一个多年研究项目，旨在探索先进的能源存储技术问题，包括公用事业规模储能部署和分布式储能应用情况，也涉及对未来电力系统基础设施投资和运营。

2、功能扩展以模拟存储潜力

在这项工作中，研究人员在NREL的区域能源部署系统（ReEDS）容量扩展模型中添加了新功能，以便在允许提供电网服务的情况下准确表示出日间电池储能的价值——这是一个十分复杂的建模挑战。

成本和性能指标侧重于锂离子电池，因为该技术比其他新兴技术具有更高的市场成熟度。由于存储的价值在很大程度上取决于时间，ReEDS每小时模拟一次系统操作。

NREL的研究人员使用ReEDS对两组场景进行建模——一组允许储能提供多个网格服务，另一组限制存储可以提供的服务。所有场景都使用不同的存储、风能、太阳能PV和天然气成本和性能假设来确定能源存储部署的关键驱动因素。

3、到2050年，装机储能容量可能增加五倍

在该研究的所有情景中，到2050年，公用事业规模的日储能部署显著增长，在适度的成本和性能假设下，总装机容量超过125千兆瓦——比今天的总装机容量增加了五倍多。

根据成本和其他变量，到2050年，部署总功率可能高达680千兆瓦。到2050年，美国电网规模的存储容量可能增长五倍（图源：NREL）

“这些数字改变了行业规则，”弗雷泽说，“今天，我们拥有23千兆瓦的存储容量，所有这些容量都是抽水蓄能。”

最初，新储能部署的持续时间通常较短（最多4小时），随着部署的增加，部署的持续时间会延长（最多12小时），这主要是因为持续时间较长的存储目前更昂贵。

2030年，在各种情况下电池存储的年部署量从1千兆瓦到30千兆瓦不等。

到2050年，年部署功率从7千兆瓦到77千兆瓦不等。

4、系统灵活性是存储部署的关键

为了了解未来电网规模存储部署的驱动因素，NREL对允许独立提供三种电网服务（容量、能量时移和运营储备）的储能的技术经济潜力进行了建模。能量-时移和运营储备（无固定存储容量）固定容量和能量时移（无存储运营储备）定容量和运营储备（无能量时移）NREL发现，不允许储能提供固定容量对未来部署的影响最大，尽管不允许固定容量或能量时移服务也会大大减少潜在部署。另一方面，运营储备不会推动研究中储能的部署，因为它们发现这项服务的总体市场潜力有限。