美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室 (NREL) 研究人員Omar J. Guerra日前在其發(fā)表在《自然能源》雜志上的一篇研究論文指出，行業(yè)機(jī)構(gòu)需要更多的研究來了解長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能和季節(jié)性儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，以確保它們能夠在電網(wǎng)脫碳方面發(fā)揮重要作用。

這篇文章以該實(shí)驗(yàn)室之前進(jìn)行的一項(xiàng)研究為基礎(chǔ)，該研究著眼于將長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng) (LDES) 與可再生能源發(fā)電設(shè)施配套部署，以實(shí)現(xiàn)更具成本效益的電網(wǎng)脫碳。文章指出，需要降低長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng) (LDES)成本效率和提高放電效率，才能取代核電設(shè)施或天然氣發(fā)電廠作為電網(wǎng)電力可靠性的來源。


Guerra在論文指出，盡管長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng) (LDES)面臨很好的市場(chǎng)機(jī)遇，但對(duì)大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的綜合建模仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)，需要全面了解儲(chǔ)能技術(shù)在實(shí)現(xiàn)無碳或高可再生能源系統(tǒng)方面的價(jià)值。

根據(jù)美國(guó)能源部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，世界各國(guó)已經(jīng)安裝和運(yùn)營(yíng)總裝機(jī)容量約為173.7GW的儲(chǔ)能系統(tǒng)，93％是短時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，這種類型的儲(chǔ)能系統(tǒng)有助于處理每天出現(xiàn)的電力峰值需求，但需要更長(zhǎng)的持續(xù)放電時(shí)間來處理風(fēng)能和太陽能發(fā)電設(shè)施的日常和季節(jié)性發(fā)電變化，并提高電網(wǎng)彈性。

普林斯頓大學(xué)助理教授、該報(bào)告的合著者Jesse Jenkins 說，“鋰離子電池是一種市場(chǎng)主流的短時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，但它們?cè)趯?shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)方面存在一些局限性，有各種各樣的潛在儲(chǔ)能技術(shù)可以發(fā)揮重要作用。我們面臨的問題是采用什么樣的儲(chǔ)能技術(shù)才能更加經(jīng)濟(jì)可行地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。”

研究人員采用一個(gè)先進(jìn)的模擬電力系統(tǒng)模型，根據(jù)裝機(jī)容量成本、儲(chǔ)能容量成本和效率來評(píng)估不同的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。這些技術(shù)涵蓋了一系列解決方案，包括鋅電池、鋰硫液流電池、氫儲(chǔ)能和壓縮空氣等儲(chǔ)能技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能解決方案的儲(chǔ)能容量成本必須降至10美元/kWh左右，才能完全取代電網(wǎng)上的核電設(shè)施，并且必須降至1美元/kWh，才能取代具有碳捕獲和封存功能的天然氣發(fā)電廠。目前電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本約為200美元/kWh。

Guerra在文章中指出，這些研究和發(fā)現(xiàn)應(yīng)該有助于為儲(chǔ)能領(lǐng)域的研發(fā)工作以及私人和公共投資提供更多信息，并更好地了解這些新型長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能和季節(jié)性儲(chǔ)能技術(shù)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)?；谀M的更詳細(xì)和更具代表性的建模（其中包括可以納入生產(chǎn)成本模型和產(chǎn)能規(guī)劃模型的更好的運(yùn)營(yíng)信息），可以幫助政策制定者和投資者更加關(guān)注和投資儲(chǔ)能技術(shù)。

美國(guó)《2020年能源法案》于去年12月作為2021財(cái)年綜合計(jì)劃的一部分獲得通過，其中包括一項(xiàng)資助3000萬美元的年度計(jì)劃，用于研究長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。作為美國(guó)就業(yè)法案基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃的一部分，美國(guó)政府還提議為氣候解決方案提供350億美元的研發(fā)資金，其中包括儲(chǔ)能系統(tǒng)和先進(jìn)的核能技術(shù)，這將建立在美國(guó)能源部現(xiàn)有長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上。

這些研究工作將有助于將新型長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)推向市場(chǎng)，并可以確定某些儲(chǔ)能解決方案可能適用的地方。例如，如果有足夠的地下洞穴儲(chǔ)存氫氣或壓縮空氣（猶他州的一個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目正在探索這一策略），那么就具有成本效益。其他的熱儲(chǔ)能解決方案也顯示出低成本儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)，盡管碳排放成本仍然很高，因?yàn)樗鼈冃枰捎脺u輪機(jī)來產(chǎn)生能量。很明顯，目前的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)不太可能完全取代化石燃料發(fā)電設(shè)施，這意味著在能源轉(zhuǎn)型期間，一些核電設(shè)施和天然氣發(fā)電廠仍在運(yùn)營(yíng)。

Guerra在文章中總結(jié)道，“雖然有些人可能認(rèn)為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)是最終解決方案，并將擁有和運(yùn)營(yíng)更多的風(fēng)能、太陽能和儲(chǔ)能系統(tǒng)，但這將導(dǎo)致更高的成本。像往常一樣，其答案是我們需要部署所有可用的節(jié)能環(huán)保能源設(shè)施。”