中國儲能網(wǎng)訊：第1章 簡介和概述
1.1、動機和重點
這是麻省理工學院能源倡議發(fā)起的一系列未來研究中一個最新研究，旨在為決策者提供有用的參考，并提供平衡的、基于事實的建議，以改善公共政策，尤其是在美國。本系列的早期研究已經(jīng)考慮了核電、燃煤發(fā)電（捕獲和封存二氧化碳排放）、天然氣、電網(wǎng)和太陽能發(fā)電的未來，而所有這些都是當今能源領(lǐng)域的主要特征。這些研究都關(guān)注特定技術(shù)或基礎(chǔ)設施在經(jīng)濟高效、碳排放受限的世界中發(fā)揮的作用，并關(guān)注需要采取什么措施來促進這些貢獻。這些研究的時間范圍是2050年（及以后）；這項研究同樣展望到2050年，盡管研究團隊也對在2030年更近的時間范圍內(nèi)大規(guī)模部署的技術(shù)感興趣。
1.1.1、動機
此項研究考慮了電力系統(tǒng)中儲能技術(shù)的未來發(fā)展。儲能技術(shù)當然并不是什么新鮮事。抽水蓄能最早出現(xiàn)在在19世紀后期的歐洲，直到2020年，抽水蓄能水電仍占全球電網(wǎng)規(guī)模儲能系統(tǒng)總儲能容量的99%左右。世界各國認識到需要大幅減輕氣候變化造成的損害減少經(jīng)濟范圍內(nèi)的溫室氣體排放，最重要的是減少碳排放量，而這是增加對儲能部署的興趣和投資的根本原因。而緩解氣候變化的各種州、地區(qū)、國家和國際目標和時間表要求實現(xiàn)凈零排放，其時間表范圍從2035年到2050年及以后。凈零排放允許通過負排放技術(shù)抵消未來電力系統(tǒng)中的少量排放，這些技術(shù)從大氣中去除并存儲二氧化碳，而零排放目標則不允許這樣的抵消。
要在經(jīng)濟范圍內(nèi)實現(xiàn)極低的碳排放量，就需要所有部門都實現(xiàn)大幅減排。大多數(shù)研究得出的結(jié)論是，實現(xiàn)極低經(jīng)濟范圍碳排放的途徑包括使電力部門脫碳，并在運輸、工業(yè)和建筑行業(yè)中盡可能多地用脫碳電力替代化石燃料。這項研究的主要重點是儲能系統(tǒng)在以具有成本效益的方式使電力部門脫碳方面發(fā)揮的作用。
電力部門當前和可預見的最重大變化是可變可再生能源（即風能和太陽能）在發(fā)電中迅速替代化石燃料。圖1.1顯示了美國和全球風能和太陽能發(fā)電量的歷史增長率。這些技術(shù)的快速發(fā)展伴隨著成本的降低，如圖1.2所示。在全球范圍內(nèi)也觀察到了類似的成本趨勢?？稍偕茉吹漠a(chǎn)能擴張和成本降低預計將會持續(xù)。
圖1.1美國和全球的太陽能發(fā)電設施（a）和風力發(fā)電（b）的裝機容量
圖1.2美國太陽能發(fā)電設施和風電設施的安裝成本
可再生能源滲透率的提高使儲能系統(tǒng)更具吸引力，因為可再生能源發(fā)電是間歇性的：其電力輸出隨時間變化且無法完全預測。而應對間歇性的一種方法是使用儲能系統(tǒng)來進行能源套利——也就是說，將電能的可用性從充足的時間（較低價格）轉(zhuǎn)移到短缺的時間（較高價格）。在可再生能源滲透率增長的同時，鋰離子電池的成本也在迅速下降，如圖1.3所示。這種成本降低是主要是由于交通運輸領(lǐng)域車輛的電氣化程度不斷提高，以及鋰離子電池在移動消費電子產(chǎn)品中的使用。
圖1.3 2010~2021全球鋰離子電池價格發(fā)展趨勢
與其他兩個領(lǐng)域的需求相比，電力行業(yè)對這些的電池的需求非常?。ㄈ鐖D1.4所示），但鋰離子電池儲能系統(tǒng)在電力行業(yè)的部署變得更具吸引力，并且在過去幾年中迅速增加。
圖1.4 2011～2021年期間全球電動汽車和電力行業(yè)中的儲能系統(tǒng)采用的鋰離子電池(GWh)
近年來，一系列儲能技術(shù)也取得了顯者進步，其中包括鋰離子電池儲能系統(tǒng)，旨在提高性能并減少對供應鏈受限的金屬材料的依賴。此外，用于電力儲能和化學儲能的熱儲能新方法（例如通過可用于發(fā)電的氫氣的生產(chǎn)和儲存）表明，這些可能是電力系統(tǒng)儲能技術(shù)的有用補充。這項研究發(fā)現(xiàn)，在技術(shù)成熟的不同階段，各種儲能技術(shù)顯示出能夠經(jīng)濟可行地應對可再生能源發(fā)電的間歇性。
部署儲能系統(tǒng)只是有效應對可再生能源間歇性的一種工具。例如，部署足夠的可再生能源以滿足100%以上的需求可能是最佳選擇。由于這種“過度建設”，即使在可再生能源發(fā)電量不足的情況下（例如在冬季），可再生能源也可以滿足大部分需求，但在其他時候，可再生能源發(fā)電量將顯著超過需求，需要削減這些發(fā)電量。而擴展輸電設施的電力容量可以通過容納更大地理區(qū)域的可再生能源發(fā)電來緩解其可變性?？烧{(diào)度的清潔能源技術(shù)（例如地熱或生物質(zhì)）的進步可能會消除對儲能容量的一些需求。此外，提高企業(yè)和家庭將電力需求從能源稀缺（價格高漲）時期轉(zhuǎn)移到其他時期的能力，或在能源短缺時期完全減少用電量，將促進可再生能源整合。最后，負排放技術(shù)的進步可以提供經(jīng)濟補償，以促進實現(xiàn)凈零排放，同時允許一些化石燃料發(fā)電鞏固可再生能源發(fā)電。具有完全碳捕獲和封存(CCS)的天然氣發(fā)電是可以從經(jīng)濟補償中受益的技術(shù)的一個典型例子。
1.1.2、研究重點
在這項研究中，研究團隊將重點限制在電力部門未來的儲能機會上。也就是說，只研究電能存儲技術(shù)，也就是以各種形式存儲電量，然后將存儲的電能返回電力系統(tǒng)。研究團隊詳細討論的技術(shù)示例包括鋰離子電池、氧化還原液流電池、金屬空氣電池、抽水蓄能設施、熱泵和氫氣儲能。
如上所述，鋰離子電池的成本下降主要是由于它們在電力系統(tǒng)之外的開發(fā)和使用，特別是在電動汽車(EV)的應用中。這項研究著眼于其他兩種儲能技術(shù)的類似跨部門耦合的潛在好處：熱儲能和氫氣儲能。
雖然這項研究使用熱量作為一種儲存電力的機制，但熱儲能的使用范圍遠遠超出了發(fā)電范圍。在工業(yè)領(lǐng)域，高溫熱源主要用于工業(yè)制造行業(yè)，例如鋼鐵制造、水泥制造以及化學和精煉業(yè)務。而在建筑領(lǐng)域，環(huán)境溫度調(diào)節(jié)和熱水需要熱量。存儲用于火力發(fā)電的熱量（或通過將電力轉(zhuǎn)化為熱量）在跨部門應用中非常具有成本效益，從而可以更有效地利用核能、燃料、地熱和可再生能源等熱能（通過電阻加熱）)通過緩沖來自最終用途的熱源（在多個部門）。這種解耦的想法很自然地導致了以后文章中討論的火力發(fā)電廠的熱儲能改造策略。當然，在這項研究的范圍之外，熱儲能的范圍要廣泛得多。氫氣的生產(chǎn)和使用也說明了跨部門互動的潛在重要性。氫氣在電力應用中的一個挑戰(zhàn)是，在可預見的未來，電力部門的具有成本效益的儲氫量太小，無法通過使用可再生能源來顯著降低生產(chǎn)氫氣的成本。
此外，氫氣目前并未從其他行業(yè)的大量需求中受益，就像交通應用的需求使鋰離子電池受益一樣。因此，研究團隊的調(diào)查可能受益于廉價的氫氣替代天然氣作為高溫熱源的工業(yè)部門是否可能發(fā)揮這一作用。
該研究主要針對美國電力系統(tǒng)。在研究團隊的建模工作中，解決了美國可能影響未來電力系統(tǒng)儲能部署的地理差異。這種多樣性源于可再生能源和其他資源的區(qū)域差異；來自公眾對不同發(fā)電選擇、土地利用和輸電選址的態(tài)度；從電力需求的性質(zhì)來看；以及不同的區(qū)域脫碳政策和方法。從美國的區(qū)域研究中汲取的經(jīng)驗教訓，有助于了解儲能系統(tǒng)在世界其他國家和地區(qū)未來能源系統(tǒng)中可能發(fā)揮的作用。該報告瞠特別關(guān)注印度背景下的機遇，這在許多重要方面與美國的情況不同，特別是在國內(nèi)天然氣供應不足和電力需求快速增長方面。
除了這項研究中涉及的主題之外，一些與儲能相關(guān)的主題值得在其他工作中關(guān)注：（1）制造和供應鏈趨勢，以及它們對儲能的可用性和成本以及美國競爭力的影響；(2)經(jīng)濟范圍內(nèi)脫碳的經(jīng)濟和監(jiān)管政策框架的穩(wěn)定性與實現(xiàn)凈零碳電力部門所需的時間和成本之間的關(guān)系；(3)需要建立對電池報廢回收或再利用的期望；(4)確定特定電力儲能系統(tǒng)的環(huán)境、健康和安全方面；(5)負載靈活性和需求響應的實際可用范圍，以減少電網(wǎng)儲能需求和相關(guān)成本。
1.2、儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的作用
儲能服務大致可分為四類：能源套利、輔助服務、輸配電基礎(chǔ)設施服務以及客戶能源管理服務。本文將提供儲能系統(tǒng)可以提供的服務的定義和示例。在實際使用中，一種儲能技術(shù)或多種儲能技術(shù)可能支持多種業(yè)務。
能源套利是指將電能從低價值時期轉(zhuǎn)移到高價值時期，是儲能系統(tǒng)在當今電力系統(tǒng)中的主要服務，并且很可能成為其未來的主要服務。間歇性可再生能源發(fā)電的集成推動了這一機會，隨著可再生能源滲透率的增加，能源套利的機會將增加。圖1.5顯示了覆蓋德克薩斯州大部分地區(qū)的2021年太陽能發(fā)電設施和風力發(fā)電負荷的每日和季節(jié)性變化。有時風力發(fā)電設施的電力可以從白天到黑夜為太陽能發(fā)電提供補充（反之亦然），但德克薩斯州有很長一段時間風力發(fā)電量很少，例如從2021年6月下旬到7月上旬，。這會導致儲能系統(tǒng)的能源套利可以獲得顯著的的潛在收益，如今儲能系統(tǒng)的持續(xù)時間通常在4小時或更短的時間內(nèi)，以及在多天的時間跨度內(nèi)轉(zhuǎn)移，例如超過12小時的長時儲能。研究團隊研究了多種儲能技術(shù)，以了解哪些技術(shù)適合在未來能源系統(tǒng)中的這些短時儲能和長時儲能的角色。
圖1.5德克薩斯州風力發(fā)電和太陽能發(fā)電的每日變化
為電力系統(tǒng)提供輔助服務的儲能系統(tǒng)可以在短時間內(nèi)提供電力，但需要更快的響應時間（從不到一秒到幾分鐘）。這些輔助服務包括：
頻率調(diào)節(jié)是使用儲能系統(tǒng)來抑制由發(fā)電和負載需求之間的瞬時差異引起的波動。這通常在每分鐘或更短的時間內(nèi)自動執(zhí)行。在可再生能源主導的電力系統(tǒng)中，此功能取代了熱力發(fā)電設施中的旋轉(zhuǎn)渦輪機提供的慣性。
負載跟蹤類似于頻率調(diào)節(jié)，是一種管理電力系統(tǒng)波動的連續(xù)電力平衡機制。但是在這種情況下，干預的時間范圍更長，從15分鐘到24小時不等。
電壓支持是指維持輸配電系統(tǒng)中的電壓水平。
黑啟動能力是指電站在發(fā)生電力系統(tǒng)崩潰的情況下，不依賴輸電網(wǎng)絡而重新啟動的能力。
補充儲備可以為電網(wǎng)提供額外的電力（通常是來自額外的發(fā)電能力），響應時間不到10分鐘（有時滿足其他要求）。這些儲備的電力可用于在不可預見的負載波動或緊急情況下保持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性。
輸配電(T&D)基礎(chǔ)設施服務有助于推遲對資本密集型輸配電升級或投資的需求，以緩解輸配電網(wǎng)絡中的臨時擁塞或潛在變電站過載。這些服務通過在高峰期在瓶頸和負載之間向電網(wǎng)注入能量來工作。
客戶能源管理服務，包括增強的可靠性和減少峰值負載，可以由部署在客戶現(xiàn)場的規(guī)模相對較小的儲能系統(tǒng)提供。
1.3、儲能技術(shù)的關(guān)鍵屬性、成本維度、技術(shù)類別以及環(huán)境、健康和安全考慮因素
此項研究中考慮的儲能技術(shù)在技術(shù)準備、成本和性能、模塊化、組件材料的豐富性和成本、單位體積的能量密度以及環(huán)境、健康和安全(EHS)方面具有一系列特征。在這些屬性和其他屬性中，研究團隊主要關(guān)注成本特征，因為成本將是電力系統(tǒng)大規(guī)模部署的主要因素。例如，小規(guī)模的能量密度或效率等因素在儲能領(lǐng)域的重要性遠低于電動汽車或消費電子應用。研究團隊預計，在建模中包含的所有儲能技術(shù)都可以在2050年之前為商業(yè)部署做好準備。
1.3.1、成本維度和技術(shù)等級
回顧發(fā)電設施的標準成本分析作為更復雜的儲能系統(tǒng)分析的背景是有用的。發(fā)電設施的容量通常由其最大瞬時功率容量來描述，以兆瓦(MW)為單位。大致而言，發(fā)電設施的成本有兩個組成部分：裝機容量（單位為MW)資本成本（包括不隨發(fā)電量變化的年度成本）和儲能容量成本（單位為MWh)發(fā)電的運營成本（包括燃料成本，加上其他隨發(fā)電量變化的年度成本）。
一些分析師通過使用稱為平準化能源成本（LCOE）的數(shù)量來總結(jié)特定技術(shù)的發(fā)電成本。計算特定熱力發(fā)電技術(shù)的平準化能源成本（LCOE）需要對典型發(fā)電設施的燃料成本和年產(chǎn)量概況做出假設。然后可以將平準化能源成本（LCOE）的計算為僅涵蓋典型發(fā)電設施的資本和運營成本的發(fā)電的平均收入。很明顯，平準化能源成本（LCOE）不能地用于比較具有非常不同輸出曲線的熱電廠的投資吸引力：始終運行以提供基本負荷電力的核電廠和僅用于提供基本負荷電力的燃氣電廠。例如，一直運行以提供基本負荷電力的核電廠和僅用于滿足峰值需求的天然氣發(fā)電廠。出于同樣的原因，并且由于可再生能源發(fā)電量取決于輸出電力的時間，因此使用平準化能源成本（LCOE）來比較可再生能源發(fā)電設施機和化石燃料發(fā)電設施的意義就更小了。在這項研究中并不使用平準化能源成本（LCOE）。
描述儲能系統(tǒng)成本比描述發(fā)電設施的成本要復雜得多。儲能系統(tǒng)容量至少有兩個甚至三個容量維度，通常可以獨立變化。與發(fā)電設施一樣，儲能系統(tǒng)容量的一個要素是它可以提供給電網(wǎng)的最大瞬時功率（以MW為單位），換句話說是其放電容量。對于某些技術(shù)，儲能系統(tǒng)可以從電網(wǎng)獲取的最大瞬時功率（也稱為充電功率容量）可能與其放電容量不同。此外，儲能系統(tǒng)的特點是其儲能容量（以MWh為單位)。儲能系統(tǒng)的儲能容量與其最大放電容量的比率是其持續(xù)時間，以小時為單位：這是儲能系統(tǒng)從完全充電開始可以提供最大功率的時間長度。大多數(shù)現(xiàn)有的電池儲能系統(tǒng)設施的持續(xù)時間為4小時或更短；大多數(shù)現(xiàn)有的抽水蓄能(PSH)發(fā)電設施的持續(xù)時間為12小時或更長時間。
儲能系統(tǒng)的往返效率(RTE)定義為可用于放電的能量與充電存儲電量之間的比例，通常由所采用的技術(shù)決定，并且不隨功率或儲能容量而變化。最后，使用某些技術(shù)存儲的能量會隨著時間的推移而逐漸損失。這種情況發(fā)生的速率稱為自放電率。
一些分析師通過計算一個名稱為平準化儲能成本(LCOS)的數(shù)量來總結(jié)各種儲能技術(shù)的成本。要計算特定技術(shù)的這一數(shù)量，需要指定典型儲能系統(tǒng)的持續(xù)時間，并假設隨時間推移的充電/放電周期以及用于為儲能系統(tǒng)充電的電力成本。而計算儲能系統(tǒng)的年度成本、運營和維護成本必須添加到其年化容量成本中；這些運維成本可能取決于假設的使用情況并假定電池退化。與平準化能源成本（LCOE）的情況一樣，平準化儲能成本(LCOS可以計算為每兆瓦時排放的平均收入，僅涵蓋儲能系統(tǒng)的假設資本和運營成本。因此，任何特定技術(shù)的估計平準化儲能成本(LCOS)將取決于假設如何使用儲能系統(tǒng)，因此無法有效比較可能扮演不同角色的儲能技術(shù)，例如扮演不同角色的發(fā)電技術(shù)。此外，平準化儲能成本(LCOS)計算很大程度上依賴于關(guān)于充電成本的假設，而在該研究中不使用平準化儲能成本(LCOS)。與其相反，在描述的建模練習中，使用數(shù)學規(guī)劃來確定可用發(fā)電和儲能技術(shù)的最佳容量和運行，假設成本、區(qū)域風能和太陽能發(fā)電資源，隨著時間的推移對電力的需求以及對碳排放的限制。
該研究報告中考慮的技術(shù)根據(jù)其單位放電功率和能源容量成本分為三大類（如圖1.6所示）。一般來說，能量容量成本低、功率容量成本高的儲能技術(shù)（圖中藍色區(qū)域）最適合長時儲能應用（最多長達數(shù)天）和不太頻繁的充電/放電循環(huán)；其中包括熱儲能和化學儲能、金屬空氣電池和抽水蓄能發(fā)電設施。棕色區(qū)域中的技術(shù)，包括鋰離子電池，更適合持續(xù)時間較短的應用（幾個小時）和更頻繁的充放電循環(huán)。具有中等能力的技術(shù)（包括液流電池）處于綠色區(qū)域。
1.3.2、環(huán)境、健康和安全注意事項
美國能源開發(fā)商通常在投資和運營決策以及創(chuàng)新努力中關(guān)注環(huán)境、健康和安全(EHS)問題。而意料之外的EHS問題可能會造成長期的項目延誤、顯著的成本增加以及缺乏公眾支持。美國能源行業(yè)歷史上有幾個此類問題的顯著例子：Three Mile島核事故、燃煤發(fā)電廠和柴油卡車的顆粒物排放，以及水力壓裂技術(shù)對空氣和水質(zhì)的影響。EHS問題在2003年核電的未來研究和2007年煤炭的未來研究中得到了突出體現(xiàn)。麻省理工學院能源倡議致力于將EHS方面與技術(shù)和經(jīng)濟方面同等納入其能源和氣候主題及相關(guān)研究項目的工作中。
在這項儲能未來研究的過程中，出現(xiàn)了幾個EHS問題。研究團隊考慮的儲能技術(shù)的多樣性以及這些技術(shù)在脫碳電力系統(tǒng)中可能發(fā)揮的不同作用阻礙了構(gòu)建EHS程序和最佳實踐的單一手冊。儲能系統(tǒng)的EHS管理必須針對儲能系統(tǒng)的特定技術(shù)、規(guī)模、應用和物理位置進行調(diào)整，從而導致在很大程度上根據(jù)具體情況采取不同的方法。但是，可以預期不同的技術(shù)類別將具有特有的EHS問題，這些問題可能會對選址挑戰(zhàn)產(chǎn)生影響，告知操作限制，并需要引入輔助系統(tǒng)來安全管理存儲設施。
然而，這里有幾個與儲能系統(tǒng)相關(guān)的EHS問題值得一提的例子。也許最重要和影響最深遠的涉及鈷、鎳和釩等金屬礦石的開采，必須大幅擴展，以使電化學儲能技術(shù)在未來的能源系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。目前，這些礦石的開采和選礦集中在非洲和拉丁美洲的發(fā)展中國家，這些國家可能缺乏足夠的監(jiān)管資源和執(zhí)法機制來有效管理EHS問題。這些國家缺乏監(jiān)管能力，加劇了對這些問題的擔憂，值得更多關(guān)注。其他技術(shù)引發(fā)了其他潛在的重要問題：其示例包括與鋰離子電池相關(guān)的可燃性危害、傳統(tǒng)天然氣管道的氫氣導致的風險和氫泄漏的影響，以及抽水蓄能的生態(tài)和地質(zhì)影響。盡管該研究報告并未深入探討這些或其他與儲能技術(shù)相關(guān)的EHS問題，但重要的是讓人們了解這些EHS主題的重要性。
還應該提到的是，在更廣泛關(guān)注環(huán)境、社會和治理(ESG)問題的背景下，ESG問題日益受到關(guān)注，這些問題包括氣候變化本身以及氣候相關(guān)政策對社區(qū)和收入分配的影響。目前，儲能創(chuàng)新、制造和部署對ESG的影響是微妙的，并且取決于挑戰(zhàn)廣泛評估的項目、技術(shù)和位置細節(jié)。因此，這份研究報告中關(guān)于投資公共資源以改進建模和模擬工具的建議，包括能夠更好地了解具有儲能的脫碳電力系統(tǒng)的替代方法所帶來的環(huán)境和經(jīng)濟結(jié)果的工具。
1.4、報告的結(jié)構(gòu)
本報告的其余部分由三個主要部分組成：儲能技術(shù)、系統(tǒng)建模以及對政策和創(chuàng)新的影響。而儲能技術(shù)部分分為四個章節(jié)，每個章節(jié)都側(cè)重于對電力行業(yè)具有重要意義的四個技術(shù)領(lǐng)域之一：電化學儲能、機械儲能、熱儲能和化學儲能。每一章都對這四類有前途的技術(shù)進行高、中和低成本估算，用于分析未來的電力系統(tǒng)。
第2章涉及電化學儲能，重點介紹涉及不同化學和形式的三種電池儲能技術(shù)：鋰離子電池、氧化還原液流電池和金屬空氣電池。還簡要介紹了過去已部署用于固定儲能的其他電池技術(shù)。本章的主要部分涉及材料成本和可用性，因為這些考慮因素可能對電化學儲能技術(shù)的未來可擴展性和采用產(chǎn)生重大影響。材料的重要性、供應鏈、采購的多樣性和回收考慮都是報告討論的一部分。
第3章考察了機械儲能技術(shù)，由兩個不同的部分組成。第一個涉及抽水蓄能，它仍然在全球儲能市場中占主導地位。本章的第二部分涉及壓縮空氣儲能系統(tǒng)(CAES)。由于壓縮空氣會產(chǎn)生大量熱量，CAES系統(tǒng)可以通過這些熱量是被丟棄還是被保存用于重新膨脹壓縮空氣來區(qū)分。只有后者才是真正的儲能技術(shù)，是第三章后半部分的重點。
第4章、討論了各種熱儲能方案。這些技術(shù)面臨的一個普遍挑戰(zhàn)是將熱能轉(zhuǎn)化為電能的效率很低。
這種低轉(zhuǎn)換效率涉及利用改造現(xiàn)有火力發(fā)電廠的機會。本章還研究了可能在2030年可用的熱泵等選項。最后，對2050年的超高溫選項進行了研究，這些選項有望更有效地從熱能到電能的排放。第4章還探討了使用成本極低的材料開發(fā)熱儲能的潛力，這可能會導致長時儲能的成本極具吸引力。最后，第5章著眼于化學儲能的選擇。由于大量能量存儲在化學鍵中，化學能量存儲具有有利的能量密度，這在空間有限或非常長時間的儲能應用中非常有用。此外，這些鍵的化學穩(wěn)定性提供了非常低的自放電率，再次使化學品對長時儲能具有吸引力。本章以氫氣作為化學儲能的例子，因為 氫氣可以在一個步驟中直接從電力中產(chǎn)生（通過使用電流分解水分子），并且可以作為燃料用于發(fā)電或作為其他部門的原料或熱源。報告的第二部分使用來自四個技術(shù)章節(jié)的成本估算和有關(guān)其他技術(shù)屬性的信息，并結(jié)合容量擴展模型，在兩個不同的背景下分析未來的電力系統(tǒng)：發(fā)達國家以及新興市場和發(fā)展中經(jīng)濟體(EMDE)。為了探索發(fā)達國家背景下未來脫碳系統(tǒng)的特征，研究了美國的三個地區(qū)：東北部、東南部和德克薩斯州；此外，在國家層面展示了結(jié)果，盡管其細節(jié)較少。印度被用作新興市場、發(fā)展中經(jīng)濟體國家電力系統(tǒng)演進的一個例子。在這些針對國家和地區(qū)的研究中，考慮了電力部門碳排放的許多不同限制，在排放下限的嚴格程度中，將美國電力系統(tǒng)在2018年平均排放量與2005年的實際排放量相比減少99.2%。印度的案例研究很有趣，不僅因為印度可能制定的政策會有所不同，而且因為電力需求印度和其他發(fā)展中經(jīng)濟體(EMDE)國家的增長可能比發(fā)達國家快得多。與此同時，印度沒有重要的國內(nèi)天然氣來源。這意味著印度的儲能選擇不必像在美國那樣激烈地與天然氣發(fā)電設施競爭。
該研究的最后一節(jié)檢查技術(shù)和建模結(jié)果對監(jiān)管和政策決策的影響。第8章著眼于具有儲能功能的脫碳電力系統(tǒng)的治理，并考慮了替代的組織、監(jiān)管和政策安排如何使存儲在這些系統(tǒng)中發(fā)揮不同的作用以盡可能低的總成本，并適當注意公平考慮。
這一章還討論了需要避免的重要安排，因為它們會破壞電網(wǎng)儲能系統(tǒng)的有效部署和利用，并且會使其他行業(yè)更難用脫碳電力替代化石燃料。研究主要關(guān)注美國市場，盡管討論的一般問題與其他發(fā)達地區(qū)相關(guān)。
第9章探討了技術(shù)創(chuàng)新在確保儲能系統(tǒng)可以在未來的電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。它討論了為使儲能系統(tǒng)對具有大量可變可再生能源的未來電力系統(tǒng)產(chǎn)生積極影響所需的創(chuàng)新性質(zhì)和步伐。此外，第9章指出了美國推進創(chuàng)新的具體計劃，討論了應該由誰來領(lǐng)導這些計劃，并考慮了如何實施這些計劃以避免以前的錯誤。
最后，該研究報告包括幾個附錄，提供了額外的詳細資料、參考數(shù)據(jù)和計算結(jié)果，可能對一些讀者有所幫助。
（未完待續(xù)）
