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美國國家可再生能源實驗室的研究人員日前發(fā)布一份研究報告。對于在風力發(fā)電設(shè)施和太陽能發(fā)電設(shè)施不可用的情況下，哪種能源技術(shù)能夠提供最低的成本來為美國西部互聯(lián)電網(wǎng)提供電力進行了研究與調(diào)查。他們假設(shè)可再生能源發(fā)電的普及率為85%，報告指出，地下儲氫技術(shù)和具有碳捕獲儲存的天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠是持續(xù)放電時間為120小時儲能應(yīng)用中價格最低的選項。


黃色區(qū)域是美國西部電網(wǎng)服務(wù)區(qū)域

美國國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員評估了大多數(shù)長時儲能(LDES)技術(shù)的成本和性能。還研究了峰值發(fā)電廠，以幫助電力系統(tǒng)應(yīng)對極高水平的可再生能源發(fā)電量。研究發(fā)現(xiàn)，鑒于當前和未來的投資成本情景，地下儲氫技術(shù)和聯(lián)合循環(huán)(NGCC) 天然氣發(fā)電廠具有碳捕集和儲存(CCS)技術(shù)為120小時持續(xù)放電時間的儲能應(yīng)用中，可以提供最低的平準化能源成本(LCOE)。而抽水蓄能發(fā)電設(shè)施、壓縮空氣儲能系統(tǒng)、電池儲能系統(tǒng)是持續(xù)放電時間為12小時平準化能源成本(LCOE)最低的儲能解決方案。

研究人員Chad Hunter在接受媒體采訪時說：“由于儲能技術(shù)將與其他低碳發(fā)電技術(shù)（如NG-CC和CCS）競爭，可以在風力發(fā)電和太陽能發(fā)電不足的情況下為電網(wǎng)供電，因此我們對它們進行了比較。這使得我們能夠快速比較在以前的分析中沒有研究的技術(shù)。”

在技術(shù)和經(jīng)濟方面分析考慮了美國西部互聯(lián)電網(wǎng)中采用的長時儲能系統(tǒng)和靈活發(fā)電技術(shù)。西部互聯(lián)電網(wǎng)是一個從加拿大西部延伸到加利福尼亞州的廣域同步電網(wǎng)，可再生能源發(fā)電量在該地區(qū)電力結(jié)構(gòu)中占85%的份額。

Hunter解釋說：“長時儲能系統(tǒng)需要更大的儲能量容量，并以典型的充電或放電速率可以持續(xù)放電數(shù)天、數(shù)周甚至更長時間。而在這項研究中，靈活的發(fā)電設(shè)施和長時儲能系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備的總裝機容量為100MW，在峰值和負荷范圍內(nèi)，與目前的化石燃料發(fā)電廠的規(guī)模保持一致。”

長時儲能系統(tǒng)可以在12小時到7天的持續(xù)放電時間內(nèi)提供額定功率，并且平準化能源成本(LCOE)是針對當前和未來的投資成本計算的。

根據(jù)美國國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員的分析，對于最長7天的持續(xù)放電時間，天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)發(fā)電廠是成本最低的解決方案。而對于12小時持續(xù)放電時間這個最低的門檻，成本最低的一些選項分別是壓縮空氣儲能（CAES）系統(tǒng)、鋰離子電池儲能系統(tǒng)、釩氧化還原液流電池系統(tǒng)、抽水蓄能發(fā)電設(shè)施，這主要是由于與電力相關(guān)的投資成本適中，并且效率高。

Hunter解釋說：“電池儲能系統(tǒng)可能會在未來的電網(wǎng)規(guī)模儲能系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，特別是如果電池成本繼續(xù)像在過去十年中看到的那樣快速下降的話。而持續(xù)放電時間較短的電池儲能系統(tǒng)將得到低成本的長時儲能技術(shù)的補充，例如地下儲氫技術(shù)。”

對于持續(xù)放電時間超過四天的長時儲能系統(tǒng)，成本最低的儲能解決方案是絕熱壓縮空氣儲能(D-CAES)、天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)發(fā)電廠、天然氣燃氣輪機(NG-CT)、鹽穴儲氫設(shè)施，以及重型車輛采用的質(zhì)子交換膜(HDV-PEM)燃料電池。他們還確定抽水蓄能設(shè)施和質(zhì)子交換膜(HDV-PEM)燃料電池分別在12小時和120小時的持續(xù)放電時間的應(yīng)用中提供最低的平準化能源成本(LCOE)。

Hunter表示：“盡管具有地下儲氫系統(tǒng)和天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)發(fā)電廠系統(tǒng)是支持持續(xù)放電時間超過36小時應(yīng)用場景的成本最低的技術(shù)，但也存在一些挑戰(zhàn)。首先，這兩種技術(shù)在短時儲能應(yīng)用中（少于12小時）提供最低成本，而在可再生能源發(fā)電份額更多的時候，這兩種技術(shù)可能會主導儲能市場。因此，儲能技術(shù)的發(fā)展需要由其他部門或用例驅(qū)動，例如在重型卡車運輸中使用質(zhì)子交換膜(HDV-PEM)燃料電池或者為工業(yè)應(yīng)用部署天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)發(fā)電廠。”

該研究團隊表示，在持續(xù)放電時間超過大約48小時的情況下，可以最大限度地減少儲能投資，并且平準化能源成本(LCOE)對儲能系統(tǒng)的儲能容量的成本比對裝機容量的成本更敏感。該團隊在一篇名為“支持高可變可再生能源電網(wǎng)的長時儲能和靈活發(fā)電技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟分析”論文中介紹了其研究結(jié)果。 

原標題：地下儲氫技術(shù)和具有碳捕獲封存的天然氣發(fā)電廠是價格最低的長時儲能技術(shù)