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美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的研究人員日前發(fā)布一份研究報(bào)告。對(duì)于在風(fēng)力發(fā)電設(shè)施和太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施不可用的情況下，哪種能源技術(shù)能夠提供最低的成本來(lái)為美國(guó)西部互聯(lián)電網(wǎng)提供電力進(jìn)行了研究與調(diào)查。他們假設(shè)可再生能源發(fā)電的普及率為85%，報(bào)告指出，地下儲(chǔ)氫技術(shù)和具有碳捕獲儲(chǔ)存的天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠是持續(xù)放電時(shí)間為120小時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)用中價(jià)格最低的選項(xiàng)。


美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的研究人員評(píng)估了大多數(shù)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能(LDES)技術(shù)的成本和性能。還研究了峰值發(fā)電廠，以幫助電力系統(tǒng)應(yīng)對(duì)極高水平的可再生能源發(fā)電量。研究發(fā)現(xiàn)，鑒于當(dāng)前和未來(lái)的投資成本情景，地下儲(chǔ)氫技術(shù)和聯(lián)合循環(huán)(NGCC) 天然氣發(fā)電廠具有碳捕集和儲(chǔ)存(CCS)技術(shù)為120小時(shí)持續(xù)放電時(shí)間的儲(chǔ)能應(yīng)用中，可以提供最低的平準(zhǔn)化能源成本(LCOE)。而抽水蓄能發(fā)電設(shè)施、壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是持續(xù)放電時(shí)間為12小時(shí)平準(zhǔn)化能源成本(LCOE)最低的儲(chǔ)能解決方案。

研究人員Chad Hunter在接受媒體采訪時(shí)說(shuō)：“由于儲(chǔ)能技術(shù)將與其他低碳發(fā)電技術(shù)（如NG-CC和CCS）競(jìng)爭(zhēng)，可以在風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電不足的情況下為電網(wǎng)供電，因此我們對(duì)它們進(jìn)行了比較。這使得我們能夠快速比較在以前的分析中沒(méi)有研究的技術(shù)。”

在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面分析考慮了美國(guó)西部互聯(lián)電網(wǎng)中采用的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)和靈活發(fā)電技術(shù)。西部互聯(lián)電網(wǎng)是一個(gè)從加拿大西部延伸到加利福尼亞州的廣域同步電網(wǎng)，可再生能源發(fā)電量在該地區(qū)電力結(jié)構(gòu)中占85%的份額。

Hunter解釋說(shuō)：“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)需要更大的儲(chǔ)能量容量，并以典型的充電或放電速率可以持續(xù)放電數(shù)天、數(shù)周甚至更長(zhǎng)時(shí)間。而在這項(xiàng)研究中，靈活的發(fā)電設(shè)施和長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備的總裝機(jī)容量為100MW，在峰值和負(fù)荷范圍內(nèi)，與目前的化石燃料發(fā)電廠的規(guī)模保持一致。”

長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在12小時(shí)到7天的持續(xù)放電時(shí)間內(nèi)提供額定功率，并且平準(zhǔn)化能源成本(LCOE)是針對(duì)當(dāng)前和未來(lái)的投資成本計(jì)算的。

根據(jù)美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的研究人員的分析，對(duì)于最長(zhǎng)7天的持續(xù)放電時(shí)間，天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)發(fā)電廠是成本最低的解決方案。而對(duì)于12小時(shí)持續(xù)放電時(shí)間這個(gè)最低的門(mén)檻，成本最低的一些選項(xiàng)分別是壓縮空氣儲(chǔ)能（CAES）系統(tǒng)、鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、釩氧化還原液流電池系統(tǒng)、抽水蓄能發(fā)電設(shè)施，這主要是由于與電力相關(guān)的投資成本適中，并且效率高。

Hunter解釋說(shuō)：“電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可能會(huì)在未來(lái)的電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，特別是如果電池成本繼續(xù)像在過(guò)去十年中看到的那樣快速下降的話。而持續(xù)放電時(shí)間較短的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將得到低成本的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的補(bǔ)充，例如地下儲(chǔ)氫技術(shù)。”

對(duì)于持續(xù)放電時(shí)間超過(guò)四天的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，成本最低的儲(chǔ)能解決方案是絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能(D-CAES)、天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)發(fā)電廠、天然氣燃?xì)廨啓C(jī)(NG-CT)、鹽穴儲(chǔ)氫設(shè)施，以及重型車(chē)輛采用的質(zhì)子交換膜(HDV-PEM)燃料電池。他們還確定抽水蓄能設(shè)施和質(zhì)子交換膜(HDV-PEM)燃料電池分別在12小時(shí)和120小時(shí)的持續(xù)放電時(shí)間的應(yīng)用中提供最低的平準(zhǔn)化能源成本(LCOE)。

Hunter表示：“盡管具有地下儲(chǔ)氫系統(tǒng)和天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)發(fā)電廠系統(tǒng)是支持持續(xù)放電時(shí)間超過(guò)36小時(shí)應(yīng)用場(chǎng)景的成本最低的技術(shù)，但也存在一些挑戰(zhàn)。首先，這兩種技術(shù)在短時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)用中（少于12小時(shí)）提供最低成本，而在可再生能源發(fā)電份額更多的時(shí)候，這兩種技術(shù)可能會(huì)主導(dǎo)儲(chǔ)能市場(chǎng)。因此，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展需要由其他部門(mén)或用例驅(qū)動(dòng)，例如在重型卡車(chē)運(yùn)輸中使用質(zhì)子交換膜(HDV-PEM)燃料電池或者為工業(yè)應(yīng)用部署天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)發(fā)電廠。”

該研究團(tuán)隊(duì)表示，在持續(xù)放電時(shí)間超過(guò)大約48小時(shí)的情況下，可以最大限度地減少儲(chǔ)能投資，并且平準(zhǔn)化能源成本(LCOE)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量的成本比對(duì)裝機(jī)容量的成本更敏感。該團(tuán)隊(duì)在一篇名為“支持高可變可再生能源電網(wǎng)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能和靈活發(fā)電技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析”論文中介紹了其研究結(jié)果。 

原標(biāo)題：持續(xù)放電時(shí)間不同的情況下成本最低的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)有哪些?