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近日，美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)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(jī)容量至少將增加5倍，根據(jù)不同情景預(yù)測將有130~680吉瓦的儲能裝機(jī)容量實(shí)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(jī)規(guī)模有望實(shí)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(jì)潛力》分析報告指出，儲能的成本競爭力正不斷增強(qiáng)。到2050年，在各種預(yù)測情景下，儲能裝機(jī)規(guī)模將增加100-650吉瓦，不同情景預(yù)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(jī)規(guī)模與2020年23吉瓦的裝機(jī)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(xiàn)，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(dá)到43%-81%。

2、預(yù)計近期儲能成本將持續(xù)下降，鋰離子電池市場份額將進(jìn)一步擴(kuò)大

近期部署的固定式儲能設(shè)施預(yù)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(dǎo)地位。鋰離子電池組歷史成本和未來成本預(yù)測如圖2所示，鋰電池主要應(yīng)用于交通運(yùn)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(jìn)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(yīng)用場合，這需要根據(jù)不同應(yīng)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(yīng)用，而功率資本成本較高但能量資本成本低的設(shè)備可能在長時儲能應(yīng)用中更具競爭力?？偠灾?，隨著未來儲能技術(shù)的發(fā)展，目前鋰離子電池主導(dǎo)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(yīng)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(wù)(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?xì)廨啓C(jī)等傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)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(yùn)行儲備，對意外或終端導(dǎo)致的供需失衡進(jìn)行快速反應(yīng);④避免新增輸電需求，通過在受限地區(qū)安裝儲能設(shè)施、在輸電率低時充電并在本地輸電系統(tǒng)接近或達(dá)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(wù)，在電力系統(tǒng)峰值期間滿足電力需求并取代燃?xì)廨啓C(jī)和其他傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)施的能力，對于實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)的全部應(yīng)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(shí)施成本、社會接受度、凈峰值期間的可用性和實(shí)施機(jī)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(shè)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(shè)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(shè)施的裝機(jī)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(jī)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(fēng)力發(fā)電與晝夜儲能之間的關(guān)系更為復(fù)雜，這主要因?yàn)轱L(fēng)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(jī)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(yīng)用潛力將促使其裝機(jī)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大。

6、作為備用電源，分布式儲能裝機(jī)容量將會增加

根據(jù)NREL模型推算，在所有情景預(yù)測下，分布式電化學(xué)儲能系統(tǒng)(與太陽能光伏連用)具有較大的經(jīng)濟(jì)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(xué)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(jìn)“太陽能+儲能”一體化項(xiàng)目的部署。

7、隨著儲能系統(tǒng)部署規(guī)模的擴(kuò)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(shí)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(kuò)大，凈峰值負(fù)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(kuò)大電力需求峰值區(qū)間，產(chǎn)生更平坦的凈負(fù)荷需求。

8、季節(jié)性儲能技術(shù)對于實(shí)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(yīng)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(yīng)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?zé)崮艿靡詽M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(biāo)題：NREL：到2050美國儲能裝機(jī)或增加650GW！