中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
執(zhí)行摘要
紐約正在努力實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)，即到 2030 年通過可再生能源滿足至少 70% 的電力需求，并到 2040 年實(shí)現(xiàn)零排放電網(wǎng)，這是該國最雄心勃勃的電力脫碳目標(biāo)之一【1】。這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，業(yè)界已經(jīng)進(jìn)行了各種模型研究，評(píng)估資源途徑，使紐約能夠以最低的成本實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。每項(xiàng)研究都確定了未來系統(tǒng)需要 20 至 45 GW的資源來滿足電力需求并保持可靠性，但目前商業(yè)規(guī)模的技術(shù)無法提供這些資源。
紐約獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商 (NYISO) 建議用新型“可調(diào)度零排放資源”(DEFR) 來填補(bǔ)這一技術(shù)差距，當(dāng)可再生能源供應(yīng)不足時(shí)，該資源將提供“持續(xù)的所需電力和系統(tǒng)穩(wěn)定性”【2】以滿足能源需求。先前的研究用替代資源來充當(dāng) DEFR，同時(shí)指出可能會(huì)出現(xiàn)許多不同的技術(shù)來滿足零碳可靠容量的需求。紐約接下來面臨的挑戰(zhàn)是確定哪些新興技術(shù)組合能夠以最低成本填補(bǔ)這一資源缺口。
該分析補(bǔ)充了之前的研究，并評(píng)估了不同類型的新興長期儲(chǔ)能 (LDES) 和多日儲(chǔ)能 (MDS) 技術(shù)可以在多大程度上充當(dāng) DEFR，并幫助紐約實(shí)現(xiàn)可靠、負(fù)擔(dān)得起的零碳電網(wǎng)。LDES 被定義為持續(xù)時(shí)間在 10 到 24 小時(shí)之間的儲(chǔ)能【3】。美國能源部的商業(yè)升空之路：長時(shí)儲(chǔ)能報(bào)告將這些技術(shù)描述為“通過將一天中某一時(shí)刻產(chǎn)生的多余電力轉(zhuǎn)移到另一時(shí)刻來滿足在同一天或第二天晝夜的市場(chǎng)需求?！薄?】 MDS 資源的持續(xù)時(shí)間超過 24 小時(shí)，滿足“可能存在 每年 5 次的長期電力短缺的市場(chǎng)和最終用戶的需求（例如，多天的低風(fēng)能和太陽能或彈性應(yīng)用）。”【5】 紐約之前的研究提供了大量證據(jù)，表明這些資源可以提供可調(diào)度的零排放容量，以支持多日電網(wǎng)壓力期間的可靠性。
本研究使用投資和調(diào)度模型來：1）確定各種新興 LDES 和 MDS 儲(chǔ)能技術(shù)的最低成本組合，以滿足紐約 2030 年和 2040 年清潔能源目標(biāo)；2）評(píng)估將LDES和MDS技術(shù)添加到優(yōu)化的資源組合時(shí)發(fā)生的系統(tǒng)成本變化；3) 確定 LDES 和 MDS 在紐約電網(wǎng)中的運(yùn)行方式，以支持整體系統(tǒng)的可靠性。
主要發(fā)現(xiàn)：到 2040 年，需要 35 GW 的多日儲(chǔ)能才能滿足紐約可調(diào)度的零排放資源需求，并降低總體資源需求和總系統(tǒng)成本
到 2030 年，紐約需要 4.8 GW 的多日儲(chǔ)能容量，到 2040 年需要 35 GW，才能可靠地整合可再生能源并實(shí)現(xiàn)零碳目標(biāo)。
這項(xiàng)研究確定，2030 年成本最低的投資組合中多日儲(chǔ)能需求為 4.8 GW，這一需求到 2040 年將增長至 35 GW。這一長期需求與之前研究中確定的 DEFR 需求一致，并表明多日儲(chǔ)能可以在每小時(shí)、每天和多日時(shí)間范圍內(nèi)提供靈活的可調(diào)度容量，以平衡一個(gè)季節(jié)的可再生能源 ，管理可再生能源間歇期和極端天氣時(shí)期。MDS 的可用性還具有避免土地使用影響和輸電投資的額外好處，因?yàn)樗苊饬诉^度建設(shè)原本需要的可再生能源和儲(chǔ)能資源。到2030年，MDS的加入可避免 5GW <10小時(shí)的鋰離子儲(chǔ)能和5 GW太陽能資源。
到 2040 年，建模結(jié)果表明，不同儲(chǔ)能技術(shù)組合可以協(xié)同工作，以維持零碳電網(wǎng)的可靠性。成本最低的資源組合包括 35 GW的 MDS、19 GW的鐵空氣電池和 16 GW的儲(chǔ)氫——用于周間和季節(jié)性能源轉(zhuǎn)移。它還包括 3.2 GW 的 LDES 和 2.8 GW 的鋰離子電池，用于日間能量轉(zhuǎn)換。該儲(chǔ)能技術(shù)組合避免了 64 GW < 10 小時(shí)的鋰離子儲(chǔ)能和 1.5 GW 本來會(huì)建造的新核電資源。
與僅采用鋰離子儲(chǔ)能的場(chǎng)景相比，納入 LDES 和 MDS 技術(shù)可以將實(shí)現(xiàn)紐約脫碳目標(biāo)的成本在 2030 年降低 6%，在 2040 年降低 29%
與鋰離子電池作為唯一可用儲(chǔ)能技術(shù)的情況相比，新興的長期和多日儲(chǔ)能技術(shù)可以將實(shí)現(xiàn)紐約 2030 年氣候目標(biāo)的年化系統(tǒng)成本降低 6%（4 億美元/年）。到 2040 年，這些成本節(jié)省將增加到近 30%（每年 87 億美元）。LDES和MDS通過將大量清潔能源從過剩時(shí)期轉(zhuǎn)移到供應(yīng)不足時(shí)期來節(jié)省客戶成本，從而減少滿足國家能源需求所需的新資源總量。
在多日的電網(wǎng)壓力期間，多日儲(chǔ)能資源因其連續(xù)放電的能力而保持零碳電網(wǎng)中的系統(tǒng)可靠性
當(dāng) LDES 和 MDS 納入資源規(guī)劃時(shí)，2030 年和 2040 年紐約的最低成本投資組合的儲(chǔ)能容量 (GWh) 將增加一個(gè)數(shù)量級(jí)，從而使它們能夠在可能持續(xù)多天的能源有限條件下支持電網(wǎng) 。例如，到 2040 年，采用多種儲(chǔ)能技術(shù)可將總儲(chǔ)能電力容量需求減少 26 GW，但總儲(chǔ)能源容量從 538 GWh增加到 5,334 GWh。這種儲(chǔ)存的能源容量是可再生能源發(fā)電間歇期的關(guān)鍵資源。在模擬的 2040 年海上風(fēng)停期間，每周風(fēng)力發(fā)電量僅為平均發(fā)電量的 32.7%，導(dǎo)致能源短缺 1,168 GWh。在此期間，儲(chǔ)能技術(shù)組合滿足了23.8% 的凈負(fù)荷，僅 MDS 就滿足了 該周網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的16.1%的需求。短時(shí)儲(chǔ)能和 LDES 提供全年一致的日內(nèi)和日間能量轉(zhuǎn)移，而 MDS 提供關(guān)鍵的周間靈活性和跨周、天氣系統(tǒng)和季節(jié)的大容量可靠能源，并且它可以滿足多階段期間的需求?，F(xiàn)有和新興的儲(chǔ)能技術(shù)組合共同展示了儲(chǔ)能如何作為可調(diào)度、無排放的資源來支持可靠的零碳電網(wǎng)。
圖8 2030年(2014年氣候數(shù)據(jù)）無風(fēng)期間MDS和無MDS的系統(tǒng)調(diào)度比較
圖 9 2040年（2014年氣候數(shù)據(jù)）無風(fēng)期和風(fēng)力過剩期MDS和無MDS的系統(tǒng)調(diào)度比較
