該實(shí)驗(yàn)室的研究人員對(duì)大量部署儲(chǔ)能系統(tǒng)的場(chǎng)景進(jìn)行了建模之后發(fā)現(xiàn)，到2050年，充足的儲(chǔ)能容量能夠使電網(wǎng)更加穩(wěn)定安全地運(yùn)營(yíng)。

 

 

此外，該報(bào)告稱，在光伏發(fā)電量較低時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)滿足峰值需求的能力可以提高化石燃料發(fā)電廠的效率，甚至允許電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商完全避免啟動(dòng)和運(yùn)營(yíng)化石燃料發(fā)電廠和調(diào)峰發(fā)電廠。這也將減少二氧化碳(CO2)排放和其他空氣污染物。

 

該報(bào)告是美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)發(fā)布的一系列儲(chǔ)能未來(lái)研究(SFS)報(bào)告之一，該系列報(bào)告使用高級(jí)模型來(lái)探索儲(chǔ)能系統(tǒng)將如何影響電網(wǎng)，顯示了多種情景來(lái)提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用，包括到2050年底美國(guó)累計(jì)部署的儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量可能超過(guò)125GW，是當(dāng)前裝機(jī)容量的五倍以上。報(bào)告還發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)能系統(tǒng)在滿足峰值電力需求時(shí)發(fā)揮最大價(jià)值，尤其是在光伏發(fā)電量增加并且峰值電力需求轉(zhuǎn)移到晚上的時(shí)候。

 

這份報(bào)告使用NREL的區(qū)域能源部署系統(tǒng)(ReEDS)模型(一種全國(guó)范圍的電力部門(mén)規(guī)劃工具)來(lái)研究2050年部署儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量從213GW到932GW的未來(lái)情景。根據(jù)其數(shù)據(jù)，截至2021年，美國(guó)累計(jì)部署的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量為23GW，其中大部分是抽水蓄能發(fā)電設(shè)施。美國(guó)能源信息署(EIA)指出，美國(guó)到2019年累計(jì)部署了1,650MW的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，但預(yù)計(jì)到2024年將在這個(gè)數(shù)字的10倍。報(bào)告還發(fā)現(xiàn)，盡管人們擔(dān)心光伏發(fā)電的可變性，但如果儲(chǔ)能部署水平與光伏系統(tǒng)的安裝水平相一致，能夠滿足峰值負(fù)荷，

 

盡管由于需要充電，儲(chǔ)能技術(shù)的年容量系數(shù)較低，但研究發(fā)現(xiàn)，在峰值需求最高的前10個(gè)凈負(fù)荷小時(shí)內(nèi)，儲(chǔ)能技術(shù)的利用率將顯著提高，超過(guò)裝機(jī)容量的75%。研究結(jié)果表明，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)每天都會(huì)被充分使用，并且需要在光伏發(fā)電量最高的白天充電。

 

該研究報(bào)道的主要作者、NREL研究員Jennie Jorgenson說(shuō)，“在本質(zhì)上，儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)最需要能源和容量的高峰需求期間發(fā)揮著關(guān)鍵作用，我們發(fā)現(xiàn)，在2050年之前的所有情景和年份中，這一點(diǎn)都是一致的。”

 

此外，ReEDS模型發(fā)現(xiàn)，高儲(chǔ)能滲透率導(dǎo)致發(fā)電設(shè)施的整體效率更高。該模型考慮了部署660GW儲(chǔ)能系統(tǒng)的場(chǎng)景，然后以5%(大約33GW)的增量對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。在這種場(chǎng)景下，天然氣峰值發(fā)電廠啟動(dòng)的燃?xì)廨啓C(jī)的數(shù)量從每天400臺(tái)(在80%儲(chǔ)能滲透率的參考案例中)下降到5臺(tái)。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量的增長(zhǎng)也與二氧化碳排放量和標(biāo)準(zhǔn)空氣污染物的減少相匹配。報(bào)告稱，進(jìn)一步的分析可以更清楚地說(shuō)明減少這些排放量減少對(duì)健康的好處。

 

報(bào)告稱，儲(chǔ)能系統(tǒng)的靈活性還允許跨區(qū)域套利，從而在輸電線路上輸送更多的電力，能夠使用成本最低的資源組合，同時(shí)還減少了某些輸電線路的擁塞。雖然直接輸電效應(yīng)因?yàn)榈貐^(qū)不同而有所不同，但分析表明，高儲(chǔ)能場(chǎng)景可能將運(yùn)營(yíng)規(guī)模更大的輸電資產(chǎn)。

 

一些電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商正在制定一些規(guī)則，以便將儲(chǔ)能系統(tǒng)更好地整合到電網(wǎng)中并允許其參與電力市場(chǎng)。研究結(jié)果表明，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和其他儲(chǔ)能系統(tǒng)在維持電力系統(tǒng)可靠性方面可以發(fā)揮重要作用。

 

Jorgenson說(shuō)，“我們?cè)俅伟l(fā)現(xiàn)，具有大量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)的未來(lái)能源系統(tǒng)可以成功地平衡全天候負(fù)載。”