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研究认为储能技术组合对未来能源系统具有最佳的经济价值

作者:刘伯洵 来源:优德88手机中文版 发布时间:2021-11-05 浏览:
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优德88手机中文版讯:随着美国朝着采用100%可再生能源目标方向发展,储能技术将成为实现这一目标的关键。但是,并没有哪一种储能技术能够成为满足所有储能需求的灵丹妙药。  

与其相反,美国国家可再生能源实验室(NREL)最近在《能源与环境科学》杂志发表的一份名为《用于无碳和可再生能源系统的最佳储能组合》的分析报告表明,储能技术组合对未来能源系统具有最佳的经济意义。  

美国国家可再生能源实验室(NREL)研究员,论文第一作者Omar J.Guerra说。“事实上,每种能源系统都是不同的,具有不同的需求,部署位置,天气条件限制等因素,我们发现,在可再生能源发电系统的不同时间尺度和经济环境下,储能系统可以实现最低的能源成本,这意味着我们正在为未来的电网寻求储能技术的最佳组合。”  

储能技术的权衡  

Guerra和研究人员Joshua Eichman和Paul Denholm使用定制的优化模型来比较美国各地的储能组合。研究人员发现,地理差异等因素可以极大地塑造储能组合。例如,加州独立系统运营商(CAISO)的电网是太阳能驱动的,在电网运营模型中采用时长大约50天的季节性储能系统,以满足冬季的电力需求,而风力发电驱动的美国中大陆独立系统运营商(MISO)可以部署持续放电时间较短的季节性储能系统(但仍比大多数当前部署的储能系统的持续放电时间长得多),其时间长达5~14天。

加州独立系统运营商(CAISO)和美国中大陆独立系统运营商(MISO)中短期储能系统(SD),长时储能系统(LD1和LD2)和季节性储能系统(SS)的荷电状态(SOC)。(a)CAISO具有100%可再生能源组合设备的标准化SOC。(b) MISO具有100%可再生能源组合设备的标准化SOC。SOC=1(深红色)表示储能系统已充满。SOC=0(浅红色)表示储能设备为空。  

储能技术在电力和能源组件的效率和资本成本方面面临着一种权衡,这正是采用不同储能技术的原因。像锂离子电池储能系统这样的短时储能系统具有更高的效率,但与能源相关的成本也很高,而像压缩空气或热泵这样的长时储能系统具有较低的能源相关成本,但效率较低。  

Guerra说,“对于可再生能源发电量很高的电力系统,我们需要意识到哪种储能组合最适合部署在哪些位置?有哪些系统成本?这其中包括减少二氧化碳排放的成本,这会由于储能组合的选择而有很大差异,”  

采用100%可再生能源电力系统的储能组合  

研究发现,可再生能源发电量很高的电力系产生了一些令人惊讶的结果:随着电力系统的可再生能源渗透率接近100%,其储能组合中越来越多的部分将受益于多日到季节性储容量。这是因为剩余负荷和可再生资源供应的季节性不匹配日益加剧。然而在像加州独立系统运营商(CAISO)这样的电网中,持续放电时间较短的储能系统在平滑太阳能发电系统的波动方面更有效。  

当电力系统的可再生能源渗透率将近100%时,季节性储能系统的作用变得更重要,另一个令人惊讶的策略出现了,采用储能系统在经济上变得有利。渗透率超高的可再生能源系统的这些动态突出了竞争因素如何广泛影响最佳储能组合。  

随着CAISO(图上方)和MISO(图下方)的电力系统采用的可再生能源渗透率接近100%,可再生能源的限电行为开始减少,因为季节性储能系统变得具有成本效益,并增加了电力系统的储能容量。  

对电力行业的影响  

该研究的结果对电力系统运营商,能源技术开发商,电力供应商和更广泛的行业来说迫在眉睫。对这些组织来说,部署理想的储能组合可能会因地区而异,并且会由于可再生能源的渗透率而有所不同。随着越来越多的地区制定清洁能源目标,计划未来10年或20年能源系统发展的利益相关者应该关注更广泛的储能技术以及如何适应电力系统。  

未来将如何发展?  

研究人员现在确定了储能部署的巨大成本差异,未来的工作将侧重于对储能系统的价值进行更全面的评估。  

Guerra说,“我们需要一种更全面的方法,储能技术非常灵活,可用于各种电网服务。我们的下一步将是了解储能系统的全方位优势,为最佳的储能组合提供信息。”

关键字:储能技术

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