中國儲能網訊：隨著美國朝著采用100%可再生能源目標方向發(fā)展，儲能技術將成為實現這一目標的關鍵。但是，并沒有哪一種儲能技術能夠成為滿足所有儲能需求的靈丹妙藥。
與其相反，美國國家可再生能源實驗室（NREL）最近在《能源與環(huán)境科學》雜志發(fā)表的一份名為《用于無碳和可再生能源系統(tǒng)的最佳儲能組合》的分析報告表明，儲能技術組合對未來能源系統(tǒng)具有最佳的經濟意義。
美國國家可再生能源實驗室（NREL）研究員、論文第一作者Omar J.Guerra說?！笆聦嵣?，每種能源系統(tǒng)都是不同的，具有不同的需求、部署位置、天氣條件限制等因素，我們發(fā)現，在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的不同時間尺度和經濟環(huán)境下，儲能系統(tǒng)可以實現最低的能源成本，這意味著我們正在為未來的電網尋求儲能技術的最佳組合。”
儲能技術的權衡
Guerra和研究人員Joshua Eichman和Paul Denholm使用定制的優(yōu)化模型來比較美國各地的儲能組合。研究人員發(fā)現，地理差異等因素可以極大地塑造儲能組合。例如，加州獨立系統(tǒng)運營商(CAISO)的電網是太陽能驅動的，在電網運營模型中采用時長大約50天的季節(jié)性儲能系統(tǒng)，以滿足冬季的電力需求，而風力發(fā)電驅動的美國中大陸獨立系統(tǒng)運營商（MISO）可以部署持續(xù)放電時間較短的季節(jié)性儲能系統(tǒng)（但仍比大多數當前部署的儲能系統(tǒng)的持續(xù)放電時間長得多），其時間長達5～14天。
加州獨立系統(tǒng)運營商(CAISO)和美國中大陸獨立系統(tǒng)運營商（MISO）中短期儲能系統(tǒng)(SD)、長時儲能系統(tǒng)（LD1和LD2）和季節(jié)性儲能系統(tǒng)(SS)的荷電狀態(tài)(SOC)。(a)CAISO具有100%可再生能源組合設備的標準化SOC。(b) MISO具有100%可再生能源組合設備的標準化SOC。SOC=1（深紅色）表示儲能系統(tǒng)已充滿。SOC=0（淺紅色）表示儲能設備為空。
儲能技術在電力和能源組件的效率和資本成本方面面臨著一種權衡，這正是采用不同儲能技術的原因。像鋰離子電池儲能系統(tǒng)這樣的短時儲能系統(tǒng)具有更高的效率，但與能源相關的成本也很高，而像壓縮空氣或熱泵這樣的長時儲能系統(tǒng)具有較低的能源相關成本，但效率較低。
Guerra說，“對于可再生能源發(fā)電量很高的電力系統(tǒng)，我們需要意識到哪種儲能組合最適合部署在哪些位置？有哪些系統(tǒng)成本？這其中包括減少二氧化碳排放的成本，這會由于儲能組合的選擇而有很大差異，”
采用100%可再生能源電力系統(tǒng)的儲能組合
研究發(fā)現，可再生能源發(fā)電量很高的電力系產生了一些令人驚訝的結果：隨著電力系統(tǒng)的可再生能源滲透率接近100%，其儲能組合中越來越多的部分將受益于多日到季節(jié)性儲容量。這是因為剩余負荷和可再生資源供應的季節(jié)性不匹配日益加劇。然而在像加州獨立系統(tǒng)運營商(CAISO)這樣的電網中，持續(xù)放電時間較短的儲能系統(tǒng)在平滑太陽能發(fā)電系統(tǒng)的波動方面更有效。
當電力系統(tǒng)的可再生能源滲透率將近100%時，季節(jié)性儲能系統(tǒng)的作用變得更重要，另一個令人驚訝的策略出現了，采用儲能系統(tǒng)在經濟上變得有利。滲透率超高的可再生能源系統(tǒng)的這些動態(tài)突出了競爭因素如何廣泛影響最佳儲能組合。
隨著CAISO（圖上方）和MISO（圖下方）的電力系統(tǒng)采用的可再生能源滲透率接近100%，可再生能源的限電行為開始減少，因為季節(jié)性儲能系統(tǒng)變得具有成本效益，并增加了電力系統(tǒng)的儲能容量。
對電力行業(yè)的影響
該研究的結果對電力系統(tǒng)運營商、能源技術開發(fā)商、電力供應商和更廣泛的行業(yè)來說迫在眉睫。對這些組織來說，部署理想的儲能組合可能會因地區(qū)而異，并且會由于可再生能源的滲透率而有所不同。隨著越來越多的地區(qū)制定清潔能源目標，計劃未來10年或20年能源系統(tǒng)發(fā)展的利益相關者應該關注更廣泛的儲能技術以及如何適應電力系統(tǒng)。
未來將如何發(fā)展？
研究人員現在確定了儲能部署的巨大成本差異，未來的工作將側重于對儲能系統(tǒng)的價值進行更全面的評估。
Guerra說，“我們需要一種更全面的方法，儲能技術非常靈活，可用于各種電網服務。我們的下一步將是了解儲能系統(tǒng)的全方位優(yōu)勢，為最佳的儲能組合提供信息?！?
