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        多種儲能技術組合可以實現高比例可再生能源運行的最低能源成本

        來源:中關村儲能產業技術聯盟  瀏覽數:  發表日期:
          NREL分析表明,多種儲能技術組合可以實現高比例可再生能源運行。
          隨著美國各州向100%可再生能源運行的方向發展,儲能將成為實現多樣化供電模式的關鍵。但是,沒有任何一種單一技術可以成為滿足我們所有儲能需求的終極武器。
          相反,根據最近國家可再生能源實驗室(NREL)發表在《能源與環境科學》上的題為《用于高/超高無碳和可再生能源系統的最佳儲能技術組合》的論文分析稱,儲能技術組合的方案對未來的能源系統最具有經濟意義。
          “事實上,每個能源系統都是不同的,具有不同的需求、可再生能源的部署、天氣因素等,”NREL研究員、論文第一作者OmarJ.Guerra說,“我們發現,在高比例可再生能源系統的不同時間尺度和經濟環境下,儲能可以實現最低的能源成本,這意味著我們正在為未來的電網尋找儲能技術的組合。”
          儲能技術權衡
          Guerra和研究人員JoshuaEichman和PaulDenholm使用定制的高分辨率優化模型來比較美國各地的儲能技術組合。研究人員發現,地理差異是塑造儲能技術組合的最大影響因素。例如,加州獨立系統運營商(CAISO)的電網是太陽能驅動的,季節性儲能的容量可覆蓋計算模型中冬季月份的50天左右的時間,而風力驅動的中大陸獨立系統運營商(MISO)可以部署較短時長的季節性儲能(但仍比大多數當前部署的儲能技術長得多),容量為5-14天。
          
          CAISO和MISO中短期(SD)、長期(LD1和LD2)和季節性儲能(SS)的歸一化荷電狀態(SOC)。(a)CAISO具有100%可再生能源組合的設備的歸一化SOC。(b)MISO具有100%可再生能源組合的設備的歸一化SOC。SOC=1(深紅色)表示儲能設備已滿。SOC=0(淺紅色)表示儲能設備為空。
          儲能技術在電力和能源組件的效率和投資成本方面面臨著根本的權衡,這也正是儲能技術組合具有優勢的原因。像鋰離子電池這樣的短期(日內)儲能技術具有更高的效率,但與能源相關的成本也更高,而像壓縮空氣或熱泵這樣的長期(每日)儲能技術具有較低的能源相關成本,但效率較低。
          “對于超高比例或100%可再生能源系統,我們需要了解何種儲能技術組合最適合的位置或系統。成本,包括避免CO2排放的成本,會因儲能技術組合的選擇而有很大差異,”Guerra說。
          100%可再生能源的儲能技術組合
          研究人員發現超高比例可再生能源系統產生了一些令人驚訝的結果:隨著系統接近100%可再生能源運行,其儲能技術組合中越來越多的部分將受益于多日到季節性儲能容量,這是因為剩余負荷和可再生資源供應的季節性錯配加劇。然而,在像CAISO這樣的電網上,短時儲能在平衡太陽能的晝夜波動方面更有效。
          由于在接近100%可再生能源運行的系統中,季節性儲能擔任重要的角色,“儲能到儲能”式充電在經濟上變得有利,使其成為另一個令人驚訝的策略。結果是,可再生能源限電開始下降,因為更多的可再生能源可以用于儲能。超高比例可再生系統的這些動力凸顯出了競爭因素可廣泛影響最佳儲能技術的組合。
          
          隨著CAISO(上)和MISO(下)系統接近100%可再生能源運行,可再生能源的限電開始減少,因為季節性儲能變得具有成本效益,并增加了系統的儲能容量。
          對電力行業的影響
          該研究的結果對系統運營商、技術開發商、電力供應商及廣泛的業界來說迫在眉睫。對這些機構而言,最主要的信息是,理想的儲能技術組合可能會因地區而異,并且會因可再生能源的配額比例而異。隨著越來越多的城市和州制定清潔能源目標,有著10年或20年的未來規劃的利益相關者應該聚焦更為廣泛的儲能技術空間,以及它如何適應他們的系統。
          接下來是什么?
          現在研究人員已經確定了巨大的儲能部署成本差異,未來的工作將集中在對儲能價值更全面評估上。
          “我們需要一種更全面的方法,”Guerra說。“儲能技術非常靈活,可用于各種電網服務。下一步,我們將全方位了解儲能的優勢,為最佳儲能技術組合提供信息。”
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