美國能源部國家可再生能源實驗室 (NREL) 在其存儲未來系列中發布了第六篇《廣泛存儲部署對電網運營的影響》一文。
該文章旨在分析儲能對電網的一些影響,在2050年向五個獨特的情景發展。分析的情景包括參考情景,情景假設等,NREL檢查了以下四種情況:
低成本電池
低成本光伏
高天然氣成本和低成本電池方案
零碳

如上表 A-1 所述,參考情景也包括大量風能和太陽能——分別占美國全部電力的20.4%和28.8%。
在高天然氣/低電池成本情景中,五種情景中的太陽能光伏發電預測范圍從 28.8%的低點到46%的高點不等。
值得注意的是,零碳路徑預測太陽能發電總量在五種情景中排名第三,為 33.4%。在這種情況下,太陽能與最高風量相輔相成,為37.3%。
儲能發電容量從213GW到932GW不等,平均持續時間從4.7到6.5小時不等。
下圖顯示了隨著時間的推移,可以看到到2040年安裝的電池壽命最長,而且產品總量最高。

在94%的可再生電力零碳情景中,電池的總存儲量從1.3TWh到6TWh。幾年前,另一組研究人員認為,美國可以通過大約5.4TWh的儲能達到80%的風能和太陽能。
該文指出,因為風能和太陽能一直在運行,并且需要滿足電網需求,導致全年幾乎每天24 小時都有大量棄用風能和太陽能的現象,電池的實際使用量低于其他情況。
此外,隨著可再生能源數量的增長,由于太陽能的日常可預測性,儲能的充電需求與太陽能發電曲線最為一致。而風力發電通常會連續數天過度發電,遠遠超過本文考慮的每小時儲能持續時間。
可預期的是,盡管儲能的容量在所有場景中都相對較低——實際輸出電力所耗費的時間僅為10-20%。

上圖顯示了額外的儲能如何減少化石燃料發電機啟動的次數,避免啟動大大降低了提供能源的總體成本,以及燃燒化石釋放的顆粒量。
平均而言,儲能還提高了電力利用率,這些利用率因地點而異,一些地區的電力需求量要遠大于本地供給。還可以看到,到2050年接近100%清潔能源,晝夜存儲(12 小時或更長時間的輸出)確實有越來越多的機會。但是,本文并沒有分析長期儲能。
值得一提的是,目前人們可以以略高于10億美元的價格購買價值3.08GWh 的Tesla Megapacks。以這些價格計算,6 TWh將耗資約2萬億美元。2021年美國的國內生產總值約為23萬億美元。