中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著美國朝著采用100%可再生能源目標(biāo)方向發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)將成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。但是，并沒有哪一種儲(chǔ)能技術(shù)能夠成為滿足所有儲(chǔ)能需求的靈丹妙藥。
與其相反，美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）最近在《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志發(fā)表的一份名為《用于無碳和可再生能源系統(tǒng)的最佳儲(chǔ)能組合》的分析報(bào)告表明，儲(chǔ)能技術(shù)組合對(duì)未來能源系統(tǒng)具有最佳的經(jīng)濟(jì)意義。
美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）研究員、論文第一作者Omar J.Guerra說。“事實(shí)上，每種能源系統(tǒng)都是不同的，具有不同的需求、部署位置、天氣條件限制等因素，我們發(fā)現(xiàn)，在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的不同時(shí)間尺度和經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)最低的能源成本，這意味著我們正在為未來的電網(wǎng)尋求儲(chǔ)能技術(shù)的最佳組合?！?
儲(chǔ)能技術(shù)的權(quán)衡
Guerra和研究人員Joshua Eichman和Paul Denholm使用定制的優(yōu)化模型來比較美國各地的儲(chǔ)能組合。研究人員發(fā)現(xiàn)，地理差異等因素可以極大地塑造儲(chǔ)能組合。例如，加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商(CAISO)的電網(wǎng)是太陽能驅(qū)動(dòng)的，在電網(wǎng)運(yùn)營模型中采用時(shí)長大約50天的季節(jié)性儲(chǔ)能系統(tǒng)，以滿足冬季的電力需求，而風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)的美國中大陸?yīng)毩⑾到y(tǒng)運(yùn)營商（MISO）可以部署持續(xù)放電時(shí)間較短的季節(jié)性儲(chǔ)能系統(tǒng)（但仍比大多數(shù)當(dāng)前部署的儲(chǔ)能系統(tǒng)的持續(xù)放電時(shí)間長得多），其時(shí)間長達(dá)5～14天。
加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商(CAISO)和美國中大陸?yīng)毩⑾到y(tǒng)運(yùn)營商（MISO）中短期儲(chǔ)能系統(tǒng)(SD)、長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)（LD1和LD2）和季節(jié)性儲(chǔ)能系統(tǒng)(SS)的荷電狀態(tài)(SOC)。(a)CAISO具有100%可再生能源組合設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化SOC。(b) MISO具有100%可再生能源組合設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化SOC。SOC=1（深紅色）表示儲(chǔ)能系統(tǒng)已充滿。SOC=0（淺紅色）表示儲(chǔ)能設(shè)備為空。
儲(chǔ)能技術(shù)在電力和能源組件的效率和資本成本方面面臨著一種權(quán)衡，這正是采用不同儲(chǔ)能技術(shù)的原因。像鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)這樣的短時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)具有更高的效率，但與能源相關(guān)的成本也很高，而像壓縮空氣或熱泵這樣的長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)具有較低的能源相關(guān)成本，但效率較低。
Guerra說，“對(duì)于可再生能源發(fā)電量很高的電力系統(tǒng)，我們需要意識(shí)到哪種儲(chǔ)能組合最適合部署在哪些位置？有哪些系統(tǒng)成本？這其中包括減少二氧化碳排放的成本，這會(huì)由于儲(chǔ)能組合的選擇而有很大差異，”
采用100%可再生能源電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能組合
研究發(fā)現(xiàn)，可再生能源發(fā)電量很高的電力系產(chǎn)生了一些令人驚訝的結(jié)果：隨著電力系統(tǒng)的可再生能源滲透率接近100%，其儲(chǔ)能組合中越來越多的部分將受益于多日到季節(jié)性儲(chǔ)容量。這是因?yàn)槭Ｓ嘭?fù)荷和可再生資源供應(yīng)的季節(jié)性不匹配日益加劇。然而在像加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商(CAISO)這樣的電網(wǎng)中，持續(xù)放電時(shí)間較短的儲(chǔ)能系統(tǒng)在平滑太陽能發(fā)電系統(tǒng)的波動(dòng)方面更有效。
當(dāng)電力系統(tǒng)的可再生能源滲透率將近100%時(shí)，季節(jié)性儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用變得更重要，另一個(gè)令人驚訝的策略出現(xiàn)了，采用儲(chǔ)能系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上變得有利。滲透率超高的可再生能源系統(tǒng)的這些動(dòng)態(tài)突出了競(jìng)爭(zhēng)因素如何廣泛影響最佳儲(chǔ)能組合。
隨著CAISO（圖上方）和MISO（圖下方）的電力系統(tǒng)采用的可再生能源滲透率接近100%，可再生能源的限電行為開始減少，因?yàn)榧竟?jié)性儲(chǔ)能系統(tǒng)變得具有成本效益，并增加了電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量。
對(duì)電力行業(yè)的影響
該研究的結(jié)果對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)營商、能源技術(shù)開發(fā)商、電力供應(yīng)商和更廣泛的行業(yè)來說迫在眉睫。對(duì)這些組織來說，部署理想的儲(chǔ)能組合可能會(huì)因地區(qū)而異，并且會(huì)由于可再生能源的滲透率而有所不同。隨著越來越多的地區(qū)制定清潔能源目標(biāo)，計(jì)劃未來10年或20年能源系統(tǒng)發(fā)展的利益相關(guān)者應(yīng)該關(guān)注更廣泛的儲(chǔ)能技術(shù)以及如何適應(yīng)電力系統(tǒng)。
未來將如何發(fā)展？
研究人員現(xiàn)在確定了儲(chǔ)能部署的巨大成本差異，未來的工作將側(cè)重于對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)值進(jìn)行更全面的評(píng)估。
Guerra說，“我們需要一種更全面的方法，儲(chǔ)能技術(shù)非常靈活，可用于各種電網(wǎng)服務(wù)。我們的下一步將是了解儲(chǔ)能系統(tǒng)的全方位優(yōu)勢(shì)，為最佳的儲(chǔ)能組合提供信息。”
