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隨著全球可再生資源占比不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)正不斷變化，長時儲能將迎來高速發(fā)展階段。

一方面，風(fēng)光發(fā)電的高出力時刻并不對應(yīng)用電的高峰時段，需要延長儲能系統(tǒng)放電時間；另一方面，高比例清潔能源并網(wǎng)帶來的凈負(fù)荷大幅波動，不僅損壞電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，帶來經(jīng)濟(jì)損失，還將造成電網(wǎng)擁堵，使電網(wǎng)收到?jīng)_擊，造成更大的損失。

以光伏為例，光伏一天中大發(fā)平均時長約為5小時，如果用電需求全部以光伏電力滿足，至少需要配置釋能時長19小時以上的儲能。尤其是在未來高比例新能源發(fā)電接入電網(wǎng)的情況下，對長時儲能存在剛需。

何為長時儲能，從定義來看，長時儲能是指持續(xù)放電時間不低于4小時的儲能技術(shù)；從技術(shù)路線來看，包括液流（全釩/鐵鉻/鋅溴等）、壓縮空氣、鐵鎳、鎳氫等。

市場方面，截止2023年9月，全球已投運(yùn)長時儲能項目的裝機(jī)容量達(dá)1.4GW/8.2GWh，主要包括中國、美國、德國、阿聯(lián)酋等市場，這些主要國家都占比超過10%以上。

值得一提的是，而美國市場是海外主要的長時儲能市場。根據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）數(shù)據(jù)，到2030年，美國需要部署6GW-10GW的長時儲能項目（＞10h）。

不僅如此，美國還通過激勵政策支持長時儲能的發(fā)展，美國能源部(DOE) 將撥款 200 億美元用于資助長時儲能和綠色氫氣等技術(shù)；IRA法案方面，對于高于5kWh的儲能系統(tǒng)，到2026年給予最高30%的投資稅收減免。
過去十年，美國電網(wǎng)增加了約9GW的電池儲能系統(tǒng)，在新增的儲能系統(tǒng)中，90%以上的儲能系統(tǒng)持續(xù)時間為4小時或更短，鋰離子電池儲能系統(tǒng)約占99%。

而2022年美國平均配儲時長約為3小時，且美國各州的大儲容量差異巨大，主要以加州和德州兩大市場為主，占營運(yùn)中的全國儲能容量的72%，對儲能放電時長要求更高。

以加州為例，預(yù)計到2045年，太陽能將成為加州最主要的可再生能源，占比達(dá)75%。為平衡太陽能發(fā)電，需要在白天存儲8到12個小時的電能，晚間需要最多時需連續(xù)放電12小時。

從季節(jié)來看，在全球極端天氣頻發(fā)的當(dāng)下，夏季異常高溫、冬季極寒等現(xiàn)象都將加大對長時儲能需求。去年夏天，加州異常高溫導(dǎo)致了電力負(fù)荷不斷升高，甚至要求當(dāng)?shù)鼐用裨谙挛?點到夜間9點減少用電量，以節(jié)省電力減少大面積停電風(fēng)險。

而目前，加州大部分部署的電池儲能系統(tǒng)持續(xù)放電時間在4小時以上，未來隨著不可控天氣因素的不斷變化，對儲能時長要求更長。

而在冬季的電力需求比夏季更為顯著。在美國國家可再生能源實驗室發(fā)布的《超越4小時鋰離子電池儲能系統(tǒng)：長時儲能系統(tǒng)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇》研究報告中，我們得知美國冬季電力需求峰值期間通常高于4小時。

不僅如此，冬季電力需求峰值往往出現(xiàn)在夜間，太陽能發(fā)電無法抵消的，疊加冬季供暖電氣化的用電需求，需要長時儲能系統(tǒng)提供更多的容量支撐。
從技術(shù)路線及相關(guān)產(chǎn)品方面來看，美國長時儲能產(chǎn)品的選擇范圍較大，包括鋰電、鎳氫、全鐵液流等。

電池儲能系統(tǒng)集成商Fluence的美洲分公司總裁John Zahurancik曾表示：“我們已經(jīng)看到儲能市場向更長的持續(xù)時間穩(wěn)步遷移。持續(xù)時間較短的用例往往更容易實現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營，而且通常是優(yōu)先考慮的因素。”

值得一提的是，F(xiàn)luence在10月13日發(fā)布了其最新一代Gridstack Pro儲能系統(tǒng)，在電池選擇上提供了括LFP和NMC兩個版本，可用于2小時、4小時儲能。

對于長時儲能技術(shù)路線的不同選擇，全鐵液流公司ESS總裁Craig Evans和首席技術(shù)官Julia Song曾表示，雖然鋰離子電池將在交通電氣化中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但更持久的電網(wǎng)儲能需要不同的電池。

目前，該公司已實現(xiàn)全鐵液流儲能系統(tǒng)的商業(yè)化，其產(chǎn)品主要用于公用事業(yè)規(guī)模的太陽能項目，使這些太陽能發(fā)電廠在夜間仍能提供數(shù)小時的電力，實現(xiàn)了長時儲能的功能。該公司產(chǎn)品可提供2萬次以上的循環(huán)，使用時長高達(dá)25年。

訂單方面，2021年，ESS與SDenergy簽署協(xié)議，承諾2026年前向其供應(yīng)2GWh電池系統(tǒng)；2022年，ESS宣布與美國第六大社區(qū)所有的非營利電力服務(wù)供應(yīng)商SMUD達(dá)成合作，供應(yīng)200MW/2GWh長時儲能方案。

此外，美國初創(chuàng)公司Ener Venue近期宣布成功研發(fā)出能用30年的鎳氫電池技術(shù)，并宣稱該技術(shù)已被NASA認(rèn)可，可投入近地軌道及同步地球軌道衛(wèi)星的電池電源使用。

值得一提的是，該公司在2021年曾獲得1.25億美元融資，目前已累積獲得7GWh的儲能訂單。

從宇宙回到地面，目前Ener Venue鎳氫電池主要投入在儲能應(yīng)用中，且可提供長時儲能服務(wù)，循環(huán)壽命超3萬次，可用30年。值得一提的是，該公司鎳氫產(chǎn)品可承受超高、超低溫度，不需要空調(diào)或熱管理系統(tǒng)，因此電池壽命更長。

原標(biāo)題：2萬次以上循環(huán)超越鋰電，美國長時儲能多元技術(shù)路線“出鞘”