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未來可持續(xù)發(fā)展場(chǎng)景下電池和儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景展望

   2021-04-08 直流建筑聯(lián)盟8990
核心提示:在我們的手機(jī)、筆記本電腦和汽車中,都少不了電池的身影,電力存儲(chǔ)已經(jīng)無處不在。需求電氣化以及發(fā)電快速脫碳的要求使得電力存儲(chǔ)
在我們的手機(jī)、筆記本電腦和汽車中,都少不了電池的身影,電力存儲(chǔ)已經(jīng)無處不在。需求電氣化以及發(fā)電快速脫碳的要求使得電力存儲(chǔ)成為能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵步驟。

今天,全世界范圍與能源轉(zhuǎn)型相關(guān)的年總儲(chǔ)能需求已經(jīng)接近200GWh,其中超過四分之三的新增容量用于交通運(yùn)輸,也就是我們熟知的電動(dòng)汽車行業(yè)。

圖1 當(dāng)前和SDS場(chǎng)景中對(duì)電池的主要應(yīng)用需求

展望2040年,在國際能源署設(shè)定的可持續(xù)發(fā)展場(chǎng)景(SDS)中,電池和其他存儲(chǔ)技術(shù)的部署水平和適用范圍將大幅擴(kuò)大:近1000萬GWh蓄電量將滿足多個(gè)行業(yè)的電力需求。

如此龐大的存儲(chǔ)量都是從哪來的呢?快和小編一起看看吧。

1、電動(dòng)汽車的電池和儲(chǔ)能

理論上講,電能儲(chǔ)存可以與任何能源服務(wù)相結(jié)合,但是交通部門的電氣化特別依賴于電池技術(shù)的發(fā)展。

雖然目前上路的電動(dòng)汽車僅占總車輛的1%(年銷量的3%以下),但在SDS情景中,電動(dòng)汽車充電電池將成為最大的單一電力需求來源。預(yù)估到2050年,這一比例將占全球總需求的5%左右。

為了支持SDS情景中的大規(guī)模運(yùn)輸電氣化,至2040年,乘用車和商用輕型車輛所需的電池?cái)?shù)量將增加100倍,而重型車輛所需的電池?cái)?shù)量將增加14倍。同時(shí)隨著電池成本下降、性能提高以及平均電池組尺寸增加,電動(dòng)汽車的行駛里程數(shù)和性能也隨之提高。

以下數(shù)據(jù)可能給你更直觀的感受:

自2010年以來,電動(dòng)汽車電池的單位成本已經(jīng)下降了85%;

輕型乘用車和商用車的平均電池組現(xiàn)在比2018年多攜帶20%的能量;

電池尺寸平均尺寸增大30%。

2、固定應(yīng)用中的電池和儲(chǔ)能

全球電力總存儲(chǔ)容量不足200GWh,其中抽水蓄能發(fā)電(PSH)占90%以上,而電池僅占不到3%。但是PSH技術(shù)的發(fā)展受站點(diǎn)位置、長(zhǎng)時(shí)間工期等因素限制。相反,電池在固定式能量存儲(chǔ)應(yīng)用中的使用呈指數(shù)增長(zhǎng)。

在所有可用電池中,鋰電池占據(jù)主要的市場(chǎng)地位,除PSH以外,鋰離子技術(shù)的變體占新能源存儲(chǔ)裝置的90%以上,而飛輪和超級(jí)電容器等短期技術(shù)則低于2%。


圖2 2019年儲(chǔ)能技術(shù)的裝機(jī)容量

隨著市場(chǎng)、產(chǎn)品和服務(wù)的多樣化,用電不均勻性將對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)產(chǎn)生更大沖擊。因此,人們對(duì)電力系統(tǒng)靈活性與可調(diào)性提出了更高的要求。在電力供應(yīng)和需求都存在不確定性和多變性的情況下,我們需要的是用電端能根據(jù)供應(yīng)端的調(diào)度及時(shí)響應(yīng)調(diào)節(jié),從而保持電力供需平衡。

圖3 2012、2019年儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用

在SDS情景中,電池存儲(chǔ)已成為這種靈活性的主要提供者,到2040年,容量將從2019年的6GW增加到550GW。

除此之外。電池的模塊化、交貨時(shí)間短、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),使得其具有深厚的發(fā)展?jié)摿?,預(yù)估到2040年電池存儲(chǔ)容量將超過PSH。

3、電池和儲(chǔ)能在能源轉(zhuǎn)型中的其他作用

隨著國家可再生能源發(fā)電比例的提高,靈活性需求轉(zhuǎn)向更長(zhǎng)時(shí)間段(數(shù)天或數(shù)周)。為了滿足需求,人們?cè)絹碓疥P(guān)注除鋰離子以外的其它電池技術(shù),例如如非常適合長(zhǎng)時(shí)間供電的鈉硫電池和更容易調(diào)節(jié)儲(chǔ)能容量的液流電池。

根據(jù)SDS情景,到2030年,全球電動(dòng)汽車電池將存儲(chǔ)16,000GWh的能源,約為當(dāng)前全球存儲(chǔ)容量的100倍。這些漫游電池接入電網(wǎng)后,可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候通過智能充放電提高電網(wǎng)柔性,使其容納更高比例的可變可再生能源,并減少上游發(fā)電和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的需求。

在電網(wǎng)可再生能源份額高或總體需求低的時(shí)期,鼓勵(lì)充電將是管理電動(dòng)汽車充電模式的關(guān)鍵。到2030年,若是沒有進(jìn)行相關(guān)管理,主要電動(dòng)汽車市場(chǎng)(中國、歐盟和美國)的平均夜間高峰需求量可能會(huì)上升到4-10%。

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)可靠電力供應(yīng)的依賴度越來越高,而電動(dòng)汽車和固定式電力存儲(chǔ)市場(chǎng)的增長(zhǎng)將使電池在未來變得更加重要,若是電能存儲(chǔ)技術(shù)能夠突破,能源轉(zhuǎn)型計(jì)劃將取得質(zhì)的飛躍。

參考資料:

IEA《Innovation in batteries and electricity storage》

翻譯丨連林雯 
 
標(biāo)簽: 電池 儲(chǔ)能 汽車
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