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近日，美國國家可再生能源實驗室(NREL)發(fā)布《儲能未來研究：未來幾十年的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)》報告指出，儲能技術(shù)將會為建立低碳、靈活和彈性的未來電網(wǎng)發(fā)揮關(guān)鍵作用。到2050年，美國儲能裝機容量至少將增加5倍，根據(jù)不同情景預測將有130~680吉瓦的儲能裝機容量實現(xiàn)并網(wǎng)，以支撐80%或更高比例的可再生能源并網(wǎng)發(fā)電。具體內(nèi)容如下：

1、未來儲能裝機規(guī)模有望實現(xiàn)快速增長

根據(jù)2021年《美國電力部門日間儲能的經(jīng)濟潛力》分析報告指出，儲能的成本競爭力正不斷增強。到2050年，在各種預測情景下，儲能裝機規(guī)模將增加100-650吉瓦，不同情景預測值主要受到儲能成本、天然氣價格和可再生能源成本影響。即使在最保守的情景下，到2050年儲能裝機規(guī)模與2020年23吉瓦的裝機規(guī)模(大部分是抽水蓄能)相比也增加了近5倍。通過計算模擬得出，由于儲能的貢獻，與2005年相比，電力部門的碳排放量將減少46%-82%，到2050年波動性可再生能源在美國國內(nèi)所占份額將達到43%-81%。

2、預計近期儲能成本將持續(xù)下降，鋰離子電池市場份額將進一步擴大

近期部署的固定式儲能設施預計將采用電池儲能模式，其中鋰離子電池在短期內(nèi)將占主導地位。鋰離子電池組歷史成本和未來成本預測如圖2所示，鋰電池主要應用于交通運輸領(lǐng)域，這可能是鋰電池技術(shù)快速發(fā)展和成本降低的最主要驅(qū)動因素。

但隨著技術(shù)的發(fā)展和長時儲能需求的增加，各種儲能技術(shù)將會進入市場。圖3總結(jié)了12種不同儲能技術(shù)商業(yè)化成本估算值。值得注意的是，由于功率資本成本和能量資本成本之間的區(qū)別，不同技術(shù)可能適合不同的應用場合，這需要根據(jù)不同應用的所需儲能時間來判斷。功率資本成本低但能量資本成本高的技術(shù)可能更適合短時儲能應用，而功率資本成本較高但能量資本成本低的設備可能在長時儲能應用中更具競爭力?？偠灾S著未來儲能技術(shù)的發(fā)展，目前鋰離子電池主導的儲能領(lǐng)域?qū)l(fā)生變化，如果其他技術(shù)能夠比鋰離子電池在價格方面更具競爭力，其將具有更大的應用潛力。


3、儲能系統(tǒng)可以提供穩(wěn)定的容量，推動更具成本競爭力的部署

儲能可以在同時或不同時間提供多種服務(通常稱為“價值堆疊”)。其可為電網(wǎng)提供四種主要價值來源，包括：①固定容量，在系統(tǒng)高峰期滿足供電需求并替代燃氣輪機等傳統(tǒng)發(fā)電機的能力;②能源時移，在凈需求低的時間段儲存一定量的能源，在凈需求高的時間段釋放出來;③運行儲備，對意外或終端導致的供需失衡進行快速反應;④避免新增輸電需求，通過在受限地區(qū)安裝儲能設施、在輸電率低時充電并在本地輸電系統(tǒng)接近或達到最大輸電量時放電來抵消對新增輸電能力的需求。上述四種價值中提供固定容量服務，在電力系統(tǒng)峰值期間滿足電力需求并取代燃氣輪機和其他傳統(tǒng)發(fā)電設施的能力，對于實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的全部應用價值至關(guān)重要。

4、儲能系統(tǒng)正在成為電網(wǎng)靈活性的重要競爭來源

過去，儲能被視為提高電網(wǎng)靈活性的一種昂貴技術(shù)。具有成本效益的脫碳需要考慮所有因素，包括實施成本、社會接受度、凈峰值期間的可用性和實施機制等。隨著儲能系統(tǒng)成本的下降，儲能與其他提供靈活性需求的技術(shù)之間競爭可能越來越激烈，但儲能仍將是滿足電力需求，支撐電網(wǎng)靈活性的重要技術(shù)之一。

5、儲能系統(tǒng)將與太陽能光伏設施相輔相成

晝夜儲能系統(tǒng)和波動性可再生能源發(fā)電(尤其是太陽能發(fā)電)設施之間存在高度協(xié)同關(guān)系。在每天中午和晚上出現(xiàn)峰值需求的大多數(shù)地區(qū)，增加太陽能發(fā)電設施的裝機規(guī)模將有效縮短儲能系統(tǒng)所需的持續(xù)時間。如圖4所示，到2030年太陽能光伏裝機容量將大幅增加，儲能系統(tǒng)充電時間由目前的夜間轉(zhuǎn)移到中午，這與過剩的低成本太陽能發(fā)電量的可用性相吻合。

與太陽能光伏不同，風力發(fā)電與晝夜儲能之間的關(guān)系更為復雜，這主要因為風力發(fā)電每天的發(fā)電模式存在一定的變化，其與儲能系統(tǒng)裝機容量之間的協(xié)同作用存在更多的不確定性。總而言之，隨著可再生能源在電力部門占比的增加，儲能系統(tǒng)應用潛力將促使其裝機規(guī)模的進一步擴大。

6、作為備用電源，分布式儲能裝機容量將會增加

根據(jù)NREL模型推算，在所有情景預測下，分布式電化學儲能系統(tǒng)(與太陽能光伏連用)具有較大的經(jīng)濟效益。到2050年，美國部署的2小時持續(xù)時間鋰離子電池儲能規(guī)模將在85吉瓦/170吉瓦時到244吉瓦/490吉瓦時之間。但是，由于投資回報周期過長，更低的電化學儲能成本和更高的備用電源價值將提高客戶的采用率。此外，較低的光伏成本也將促進“太陽能+儲能”一體化項目的部署。

7、隨著儲能系統(tǒng)部署規(guī)模的擴大，儲能系統(tǒng)持續(xù)時間也會增加

目前，持續(xù)時間為4小時的儲能系統(tǒng)被證實足以滿足美國大多數(shù)地區(qū)夏季電力峰值需求。但是，隨著儲能系統(tǒng)部署規(guī)模的擴大，凈峰值負荷區(qū)間將延長，將需要更多的儲能容量(或更長的持續(xù)時間)來提供電力。儲能系統(tǒng)部署水平的提高會擴大電力需求峰值區(qū)間，產(chǎn)生更平坦的凈負荷需求。

8、季節(jié)性儲能技術(shù)對于實現(xiàn)100%清潔能源系統(tǒng)尤為重要

隨著可再生能源占比的不斷增加，可再生能源供應和電力需求的季節(jié)性不匹配表明季節(jié)性儲能系統(tǒng)具有巨大的應用潛力。季節(jié)性儲能系統(tǒng)可以在春季和秋季儲存多余的發(fā)電量，并將其轉(zhuǎn)移到夏季和冬季。到2050年，94%的國家電力需求可以由波動性可再生能源、水電和地熱能得以滿足;剩下6%的需求可由可再生熱能得以滿足，如燃燒氫能和生物燃料。

原標題：NREL：到2050美國儲能裝機或增加650GW！