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近日，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)發(fā)布《儲(chǔ)能未來(lái)研究：未來(lái)幾十年的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)》報(bào)告指出，儲(chǔ)能技術(shù)將會(huì)為建立低碳、靈活和彈性的未來(lái)電網(wǎng)發(fā)揮關(guān)鍵作用。到2050年，美國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)容量至少將增加5倍，根據(jù)不同情景預(yù)測(cè)將有130~680吉瓦的儲(chǔ)能裝機(jī)容量實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，以支撐80%或更高比例的可再生能源并網(wǎng)發(fā)電。具體內(nèi)容如下：

1、未來(lái)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模有望實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)

根據(jù)2021年《美國(guó)電力部門日間儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)潛力》分析報(bào)告指出，儲(chǔ)能的成本競(jìng)爭(zhēng)力正不斷增強(qiáng)。到2050年，在各種預(yù)測(cè)情景下，儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將增加100-650吉瓦，不同情景預(yù)測(cè)值主要受到儲(chǔ)能成本、天然氣價(jià)格和可再生能源成本影響。即使在最保守的情景下，到2050年儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模與2020年23吉瓦的裝機(jī)規(guī)模(大部分是抽水蓄能)相比也增加了近5倍。通過(guò)計(jì)算模擬得出，由于儲(chǔ)能的貢獻(xiàn)，與2005年相比，電力部門的碳排放量將減少46%-82%，到2050年波動(dòng)性可再生能源在美國(guó)國(guó)內(nèi)所占份額將達(dá)到43%-81%。

2、預(yù)計(jì)近期儲(chǔ)能成本將持續(xù)下降，鋰離子電池市場(chǎng)份額將進(jìn)一步擴(kuò)大

近期部署的固定式儲(chǔ)能設(shè)施預(yù)計(jì)將采用電池儲(chǔ)能模式，其中鋰離子電池在短期內(nèi)將占主導(dǎo)地位。鋰離子電池組歷史成本和未來(lái)成本預(yù)測(cè)如圖2所示，鋰電池主要應(yīng)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域，這可能是鋰電池技術(shù)快速發(fā)展和成本降低的最主要驅(qū)動(dòng)因素。

但隨著技術(shù)的發(fā)展和長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求的增加，各種儲(chǔ)能技術(shù)將會(huì)進(jìn)入市場(chǎng)。圖3總結(jié)了12種不同儲(chǔ)能技術(shù)商業(yè)化成本估算值。值得注意的是，由于功率資本成本和能量資本成本之間的區(qū)別，不同技術(shù)可能適合不同的應(yīng)用場(chǎng)合，這需要根據(jù)不同應(yīng)用的所需儲(chǔ)能時(shí)間來(lái)判斷。功率資本成本低但能量資本成本高的技術(shù)可能更適合短時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)用，而功率資本成本較高但能量資本成本低的設(shè)備可能在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)用中更具競(jìng)爭(zhēng)力。總而言之，隨著未來(lái)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，目前鋰離子電池主導(dǎo)的儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)?huì)發(fā)生變化，如果其他技術(shù)能夠比鋰離子電池在價(jià)格方面更具競(jìng)爭(zhēng)力，其將具有更大的應(yīng)用潛力。


3、儲(chǔ)能系統(tǒng)可以提供穩(wěn)定的容量，推動(dòng)更具成本競(jìng)爭(zhēng)力的部署

儲(chǔ)能可以在同時(shí)或不同時(shí)間提供多種服務(wù)(通常稱為“價(jià)值堆疊”)。其可為電網(wǎng)提供四種主要價(jià)值來(lái)源，包括：①固定容量，在系統(tǒng)高峰期滿足供電需求并替代燃?xì)廨啓C(jī)等傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的能力;②能源時(shí)移，在凈需求低的時(shí)間段儲(chǔ)存一定量的能源，在凈需求高的時(shí)間段釋放出來(lái);③運(yùn)行儲(chǔ)備，對(duì)意外或終端導(dǎo)致的供需失衡進(jìn)行快速反應(yīng);④避免新增輸電需求，通過(guò)在受限地區(qū)安裝儲(chǔ)能設(shè)施、在輸電率低時(shí)充電并在本地輸電系統(tǒng)接近或達(dá)到最大輸電量時(shí)放電來(lái)抵消對(duì)新增輸電能力的需求。上述四種價(jià)值中提供固定容量服務(wù)，在電力系統(tǒng)峰值期間滿足電力需求并取代燃?xì)廨啓C(jī)和其他傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)施的能力，對(duì)于實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的全部應(yīng)用價(jià)值至關(guān)重要。

4、儲(chǔ)能系統(tǒng)正在成為電網(wǎng)靈活性的重要競(jìng)爭(zhēng)來(lái)源

過(guò)去，儲(chǔ)能被視為提高電網(wǎng)靈活性的一種昂貴技術(shù)。具有成本效益的脫碳需要考慮所有因素，包括實(shí)施成本、社會(huì)接受度、凈峰值期間的可用性和實(shí)施機(jī)制等。隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)成本的下降，儲(chǔ)能與其他提供靈活性需求的技術(shù)之間競(jìng)爭(zhēng)可能越來(lái)越激烈，但儲(chǔ)能仍將是滿足電力需求，支撐電網(wǎng)靈活性的重要技術(shù)之一。

5、儲(chǔ)能系統(tǒng)將與太陽(yáng)能光伏設(shè)施相輔相成

晝夜儲(chǔ)能系統(tǒng)和波動(dòng)性可再生能源發(fā)電(尤其是太陽(yáng)能發(fā)電)設(shè)施之間存在高度協(xié)同關(guān)系。在每天中午和晚上出現(xiàn)峰值需求的大多數(shù)地區(qū)，增加太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施的裝機(jī)規(guī)模將有效縮短儲(chǔ)能系統(tǒng)所需的持續(xù)時(shí)間。如圖4所示，到2030年太陽(yáng)能光伏裝機(jī)容量將大幅增加，儲(chǔ)能系統(tǒng)充電時(shí)間由目前的夜間轉(zhuǎn)移到中午，這與過(guò)剩的低成本太陽(yáng)能發(fā)電量的可用性相吻合。

與太陽(yáng)能光伏不同，風(fēng)力發(fā)電與晝夜儲(chǔ)能之間的關(guān)系更為復(fù)雜，這主要因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電每天的發(fā)電模式存在一定的變化，其與儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量之間的協(xié)同作用存在更多的不確定性。總而言之，隨著可再生能源在電力部門占比的增加，儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用潛力將促使其裝機(jī)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大。

6、作為備用電源，分布式儲(chǔ)能裝機(jī)容量將會(huì)增加

根據(jù)NREL模型推算，在所有情景預(yù)測(cè)下，分布式電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)(與太陽(yáng)能光伏連用)具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。到2050年，美國(guó)部署的2小時(shí)持續(xù)時(shí)間鋰離子電池儲(chǔ)能規(guī)模將在85吉瓦/170吉瓦時(shí)到244吉瓦/490吉瓦時(shí)之間。但是，由于投資回報(bào)周期過(guò)長(zhǎng)，更低的電化學(xué)儲(chǔ)能成本和更高的備用電源價(jià)值將提高客戶的采用率。此外，較低的光伏成本也將促進(jìn)“太陽(yáng)能+儲(chǔ)能”一體化項(xiàng)目的部署。

7、隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)部署規(guī)模的擴(kuò)大，儲(chǔ)能系統(tǒng)持續(xù)時(shí)間也會(huì)增加

目前，持續(xù)時(shí)間為4小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)被證實(shí)足以滿足美國(guó)大多數(shù)地區(qū)夏季電力峰值需求。但是，隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)部署規(guī)模的擴(kuò)大，凈峰值負(fù)荷區(qū)間將延長(zhǎng)，將需要更多的儲(chǔ)能容量(或更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間)來(lái)提供電力。儲(chǔ)能系統(tǒng)部署水平的提高會(huì)擴(kuò)大電力需求峰值區(qū)間，產(chǎn)生更平坦的凈負(fù)荷需求。

8、季節(jié)性儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)100%清潔能源系統(tǒng)尤為重要

隨著可再生能源占比的不斷增加，可再生能源供應(yīng)和電力需求的季節(jié)性不匹配表明季節(jié)性儲(chǔ)能系統(tǒng)具有巨大的應(yīng)用潛力。季節(jié)性儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在春季和秋季儲(chǔ)存多余的發(fā)電量，并將其轉(zhuǎn)移到夏季和冬季。到2050年，94%的國(guó)家電力需求可以由波動(dòng)性可再生能源、水電和地?zé)崮艿靡詽M足;剩下6%的需求可由可再生熱能得以滿足，如燃燒氫能和生物燃料。

原標(biāo)題：NREL：到2050美國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)或增加650GW！