美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室 (NREL) 在其存儲(chǔ)未來系列中發(fā)布了第六篇《廣泛存儲(chǔ)部署對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的影響》一文。
該文章旨在分析儲(chǔ)能對(duì)電網(wǎng)的一些影響，在2050年向五個(gè)獨(dú)特的情景發(fā)展。分析的情景包括參考情景，情景假設(shè)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(fēng)能和太陽能——分別占美國(guó)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(fā)電預(yù)測(cè)范圍從 28.8%的低點(diǎn)到46%的高點(diǎn)不等。
值得注意的是，零碳路徑預(yù)測(cè)太陽能發(fā)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(fēng)量相輔相成，為37.3%。
儲(chǔ)能發(fā)電容量從213GW到932GW不等，平均持續(xù)時(shí)間從4.7到6.5小時(shí)不等。
下圖顯示了隨著時(shí)間的推移，可以看到到2040年安裝的電池壽命最長(zhǎng)，而且產(chǎn)品總量最高。
在94%的可再生電力零碳情景中，電池的總存儲(chǔ)量從1.3TWh到6TWh。幾年前，另一組研究人員認(rèn)為，美國(guó)可以通過大約5.4TWh的儲(chǔ)能達(dá)到80%的風(fēng)能和太陽能。
該文指出，因?yàn)轱L(fēng)能和太陽能一直在運(yùn)行，并且需要滿足電網(wǎng)需求，導(dǎo)致全年幾乎每天24 小時(shí)都有大量棄用風(fēng)能和太陽能的現(xiàn)象，電池的實(shí)際使用量低于其他情況。
此外，隨著可再生能源數(shù)量的增長(zhǎng)，由于太陽能的日常可預(yù)測(cè)性，儲(chǔ)能的充電需求與太陽能發(fā)電曲線最為一致。而風(fēng)力發(fā)電通常會(huì)連續(xù)數(shù)天過度發(fā)電，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過本文考慮的每小時(shí)儲(chǔ)能持續(xù)時(shí)間。
可預(yù)期的是，盡管儲(chǔ)能的容量在所有場(chǎng)景中都相對(duì)較低——實(shí)際輸出電力所耗費(fèi)的時(shí)間僅為10-20%。
上圖顯示了額外的儲(chǔ)能如何減少化石燃料發(fā)電機(jī)啟動(dòng)的次數(shù)，避免啟動(dòng)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(chǔ)能還提高了電力利用率，這些利用率因地點(diǎn)而異，一些地區(qū)的電力需求量要遠(yuǎn)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(chǔ)（12 小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間的輸出）確實(shí)有越來越多的機(jī)會(huì)。但是，本文并沒有分析長(zhǎng)期儲(chǔ)能。
值得一提的是，目前人們可以以略高于10億美元的價(jià)格購(gòu)買價(jià)值3.08GWh 的Tesla Megapacks。以這些價(jià)格計(jì)算，6 TWh將耗資約2萬億美元。2021年美國(guó)的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值約為23萬億美元。
