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电网专业人员组涵盖电流从其传输台阶下到每个客户的家。

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电网中的能源存储:圣杯?还没有。但是任务需要敏捷性和“走钢丝”(第二部分)

图片来源:Smart Phases (www.novacab.us)多来源的复杂操作
Stephane Bilodeau的照片
董事长兼首席技术官 Novacab Inc .)

Stephane Bilodeau博士,Eng。他拥有能源与高级热力学博士学位和应用科学硕士学位。他是加拿大工程师学会会员。在过去的20年里,他开过…

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  • 2020年7月27日
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本项目是储能洞察- 2020年夏季特刊的一部分,点击这里了解更多

第三部分:缺乏知识

从本文前两部分强调的许多项目中,我们可以发现公用事业和能源存储有一个共同点。它们都在加速能源系统脱碳方面发挥关键作用,从而提高可再生能源(RE)的水平。这是当今世界面临的最大挑战之一,同时在实现大规模存储部署方面还存在一些挑战。

首先,公众对储能技术的态度缺乏了解。这一趋势也体现在公用事业行业。即使储能的长期价值可以很容易地证明,现有的电力市场是为现有系统设计的,市场监管需要进行调整,以反映储能对能源系统的技术、经济和社会价值。

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其次,更好地了解储能技术的整合对于为未来的市场设计和监管提供信息,以实现储能的价值至关重要。

第三个挑战是在当前的监管和电力市场条件下下降。例如,与能源存储系统(ESS)相比,传统的解决方案,如基于化石燃料的调峰电厂,用于满足峰值电力需求,被视为更便宜的技术。然而,这并不一定代表ESS的真实成本和价值。随着ESS技术的不断进步,资本成本的降低,部署经验的增加,以及协调多个价值流的机会,这种情况有望改变。

所有这些挑战(以及这里没有提到的许多其他挑战)都需要进一步的研发资源和努力,以更有效地朝着公用事业行业更可持续的未来前进。

需要加速研发

为了使并网储能蓬勃发展,需要在以下几个领域做出努力:

  1. 必须审查能源政策决策,ESS政策必须与可再生能源系统(RES)的政策保持一致,以便ESS向系统增加可再生能源容量的能力得到奖励。
  2. 监管规则需要审查;为ESS制定新的资产类别和相关法规是可取的,确定电力系统中储能价值的标准化评估方法将减少投资者的不确定性。
  3. 更新辅助服务市场,为能够快速和高精度响应的技术提供足够的补偿。
  4. 应调查操作方案;获取多个价值流依赖于以一种能够适当平衡竞争需求的方式控制存储的能力。
  5. 电网ESS部署路线图;如果将ESS视为一种潜在的解决方案,那么为ESS的使用制定计划、目标和目标是很重要的。
  6. 开发复杂的建模工具;存储介质的特性和网格控制要求是复杂的,有时是相互矛盾的。对这些问题进行综合建模将有助于制定更具成本效益的方案。
  7. 项目部署;越来越多的存储设备投入使用,但是存储的多面性意味着还需要部署更多新颖的应用程序。解决这七个领域将意味着支持电网的储能潜力可以实际实现。

认识到特定的储能技术最适合某些应用,利益相关者追求多样化的储能研究和开发(R&D)组合以确保持续、负担得起和可持续的电力供应是很重要的。

关键电网储能技术:不仅仅是电池……

随着基础存储技术在性能和成本方面的改进,它们在电网上的应用将变得越来越有吸引力。很可能出现的业务案例将继续对从交付多个服务中获取价值流的能力保持敏感。成功地提供服务将取决于是否有适当和有效的规划和操作计划。通过示范项目验证这些方案是积累在电网中广泛部署储能所需的经验和知识的重要一步。集成存储建模的高级方法对于大型部署非常重要,并提供了可以得到的结果示例。

这些ESS技术在能量密度、功率性能、寿命充电能力、安全性和成本方面各不相同。

电化学电池。最著名的电池类型包括锂离子电池、钠硫电池、铅酸电池和液流电池。不需要谈论太多,它已经被成千上万的帖子和文章所覆盖…

抽水蓄能。从低水库抽水到高水库的水,随后通过水力涡轮机释放,根据需要发电。这是一种“历史悠久”的能量存储方法,被广泛使用,而且仍有很大的潜力。

压缩空气储能。压缩空气被储存在地下洞穴中,直到它在涡轮机中被加热和膨胀以发电。这是一种较新的方法,但长期运营仍有一些挑战需要克服。

蓄热器。热量被捕获并储存在水、熔盐或其他工作流体中,供以后用于发电,特别是在间歇性资源(如太阳能)不可用时。通常用于特定应用,但当与太阳能热或其他可再生能源相结合时,它可以用于电网规模的解决方案;以紧凑形式储存能量的能力可以提供易于获取的热源。

。氢可以储存起来,以后在燃料电池、发动机或燃气轮机中使用,从而产生电能,而不会产生有害的排放物。仍在开发中,但很有潜力实现网格大小,比如一些压缩氢气分析显示。

飞轮。通过在无摩擦的外壳中旋转转子,电能以动能的形式储存起来。飞轮在电源管理等应用中很有用。

混合(热+电)存储。在共生关系中整合两种储存的杂交。特别是通过相变潜热储存热能的电化学存储和相变材料(PCMs)。pcm可用于提供区域冷却(亚环境转换温度),缓冲建筑物内的热波动(接近环境转换温度),并为短期或季节性应用(较高的转换温度)储存太阳能。当热能来自一个间歇性的来源,如太阳辐射或废热,耦合混合模型,如Novacab HTEES设计提供最佳结果,从而促进实现气候和能源政策目标。

混合氢(氢或电力制气)。风能和太阳能等间歇性可再生能源的日益一体化,对新的灵活能源生产模式构成了越来越大的挑战。这种整合导致了能源存储系统的发展和推广,包括新的长期存储选择,如电转气。电能制气是指电能以甲烷或氢气等气态物质的形式进行化学储存。术语“电制气”的定义是利用可再生能源的(剩余)电能在电解器中生产氢气,以及从氢气和二氧化碳中合成甲烷或其他碳氢化合物。电制气技术使电能的长期储存成为可能,并使能源系统更具资源效率和灵活性。其他长期能源储存技术目前还不存在于国家电网中。电制气可以加速整合,并持续实现低排放或零排放技术,如风能和光伏发电。此外,通过将负荷从电网转移到天然气电网,电转气为能源运输提供了新的选择。研究主要集中在观察氢与储层成分(矿物、流体和微生物)之间的潜在反应。

离网储能。本章探讨了离网储能(重点是电池技术)作为满足个人家庭、小社区和岛屿电力需求的关键资产的潜力和障碍。远离城市设施的偏远地区,主要电网要么不发达,要么扩展电网不经济,尤其是岛屿,如果电网电力减少,这些地区可能面临严峻的能源和环境挑战。通过一系列的讨论和观点,为读者提供了离网挑战的概述;常用的储能技术;以及将普遍特征与环境/技术特定值进行比较的线索。这提供了一种策略来帮助确定离网能源服务需求和存储技术能力之间的重叠部分。这也可以减少社会经济挑战,如社会对电网扩张的反对。

图片由HD科普Unsplash安装镜面抛物面槽收集器的工人。在阿本戈阿的索拉纳工厂,工人们正在建造十几个像熔盐罐一样的热水瓶中的一个。如果天气多云,在日落之后,蓄热装置将提供长达6小时的可调度能源。熔盐将通过传统的蒸汽涡轮机发电。Solana是一座280兆瓦的公用事业规模的太阳能发电厂(CSP),位于美国亚利桑那州的吉拉本德。建成后,它将产生280兆瓦的电力,为亚利桑那州7万多户家庭提供清洁、可持续的电力。

先前的预测表明,像美国或德国这样的工业国家长期需要两位数太瓦的存储容量。这种规模的能量只能以多种能量存储方式的混合形式存储——换句话说,混合使用电化学、热、机械和化学方法。从波动风能和太阳能发电机获得的高比例波动电力的能源转换需要以各种规模和各种来源存储电力。人工智能和机器学习将成为这个新的、复杂的(网格)世界的必需品。在这种情况下(混合来源),加快研究和开发,以及在现场(电网规模)进行更多全面监测的部署是至关重要的。

一些对研发的支持正在进行中

美国众议院拨款委员会的一个小组委员会在2021财年的拨款法案中批准了超过10亿美元的资金,用于开发储能部署、研究和制造。

https://www.energy-storage.news/news/us1.3-billion-funding-proposed-for-us-energy-storage-rd-deployment-manufact

该委员会最近批准了“2021财年能源和水发展资金法案”,将向应对气候变化、改善基础设施、加强国家安全以及在冠状病毒大流行后采取措施支持经济振兴的方案投资496亿美元。

委员会注意到,这比2020年的等效法案增加了12.6亿美元,即3%。还包括用于修复供水基础设施和使能源基础设施现代化的435亿美元紧急开支。该法案现在将提交全体委员会进行加价。

在电力部分,条例草案建议“与电网现代化计划有关的必要开支”总额为33.5亿美元。除了承诺提供20亿美元的赠款和示范,以增强电网的弹性、可靠性和国家电力基础设施的能源安全,包括允许更多地采用可再生能源外,还有关于储能的具体承诺。这些都是:

  • 5650万美元用于建设电网存储发射台,这是一个由美国能源部(DoE)创建的国家能源存储研究与开发(R&D)设施,将设在华盛顿太平洋西北国家实验室。根据PNNL的说法,美国能源部认为有必要加快“下一代储能技术作为国家优先事项”的发展,这将使电网现代化,并释放经济和社会效益。
  • 该法案称,将为储能示范项目提供5亿美元的资金,这些项目将“跨越一系列技术和方法”。
  • 向美国先进电池和零部件制造商提供至少7.705亿美元的赠款。

储能材料的研发重点领域

通过创新的材料,如低成本的液流电池膜、钠基电池、高压电容器、宽带隙材料和电力电子器件,可以实现新的电池化学和组件技术,从而提高储能系统的成本、使用寿命、耐用性和功率密度。

权力的技术。

存储系统可以采用广泛的技术组合来设计,每种技术都有自己的性能特征,使其最适合某些网格服务。已建立的大型技术,如抽水蓄能和压缩空气储能,能够长时间放电(数十小时)和高容量。相比之下,各种电化学电池和飞轮被定位在低功率应用或适合于较短的放电时间(几秒钟到几个小时)。

电力电子。

电力电子设备,如开关、逆变器和控制器,可以精确、快速地控制电力。储能和电力电子技术提高了供电的可靠性和响应能力。

网格分析和策略。

分析和多物理场模型,以了解复杂系统的风险和安全性,优化和有效利用储能系统在现场。经过验证的数据集支持制定规范和标准,以优化美国电力基础设施中存储资源的使用。

安全性和可靠性测试。

先进的模拟和建模以及现实世界的示范项目增加了对储能系统安全性和可靠性的理解。

第四部分:解除障碍

尽管未来几年将面临所有这些研发挑战和目标,但公用事业公司已经有很多方式可以从能源存储中受益:

•智能储能和频率调节:

当与物联网(IoT)集成时,储能技术可以将电网边缘的能源使用数据传输回公用事业公司。然后,他们可以通过预测和负载平衡来使用这些信息作为战略规划的一部分。支持物联网的能源存储产生的数据甚至可以帮助公用事业公司通过频率调节来简化能源生产活动,从而减少建设峰值电厂和变电站的需求。

•提高可再生能源的效率:

能源储存技术可以增加间歇性可再生能源的实用性,如风能和太阳能。这是因为它可以使它们产生的电力储存起来,并在以后不刮风或不晒太阳时使用。通过这种方式,公用事业公司可以通过更多地依赖可再生能源来节省资金并减少碳足迹。

•增加电网弹性:

储能系统可以在电网发生停电或其他不可预见的停机时提供备用电力系统。当与物联网技术集成时,它还可以快速将中断与公用事业进行通信,以便快速修复。因此,停电可以发生和修复,而不会对电力流动造成任何干扰,客户也不会知道发生了什么。

另一方面,也有很多障碍能源存储和DER部署。它们可以被聚合成3个子集。

障碍一:成本

高成本是广泛采用储能技术的主要障碍。尽管许多存储技术具有较低的运营成本,但与其他可用选项相比,大多数存储技术的前期投资成本往往高得令人望而却步。由于部署有限,许多储能技术尚未完全实现规模经济。

软成本是加速大规模部署清洁DER的另一个障碍。这些成本反映了最终产品销售中既不包括设备、安装也不包括利润的部分。虽然这一大笔费用包含其他障碍,但软成本通常由繁文缛节和客户获取成本主导。

再次以屋顶光伏为例,前者Sungevity首席执行官安德鲁·伯奇提出了一个该死的解释在美国,分布式太阳能系统的安装成本几乎是澳大利亚的三倍,一个典型的5千瓦系统的安装成本几乎高出1万美元。2014年的一项研究劳伦斯伯克利国家实验室比较美国和德国住宅太阳能的软成本估计,客户获取成本差异约为3,000美元,几乎是美澳差异的三分之一。这些成本差异可能只是由于美国市场更加分散和缺乏公共教育,但繁文缛节也对用户获取成本产生了明显影响。

住宅太阳能市场的种种挑战在大多数清洁能源的经验中得到了呼应。电动汽车充电面复杂的选址和许可规则,以及差别很大的电价定价结构。储能面不同的规则和费率用于连接电池,同时满足消防规范。电气化设备面临着孤立的激励措施,鼓励用更新更高效的燃气装置取代旧的燃气炉,而不考虑热泵等替代品;能源效率法规和项目可能没有意识到新电力负荷取代肮脏燃料的好处。

这些挑战都属于软成本范畴,虽然在减少这些挑战方面取得了进展,但在具有明确安装政策目标的环境中,通过标准化和简化许可和要求,仍有很大的进步空间。

障碍二:市场和融资以及敌对的在位者

这个市场出现了一系列障碍。例如,存储解决方案与其他灵活的能源供应技术以及智能电网竞争,目前许多替代方案的成本要低得多。许多方面都需要融资,但融资方法本身往往是储能研究和采用的障碍,缺乏足够的示范项目和部署项目融资。也许最大的挑战是市场对大规模储能性能和技术能力缺乏经验和信心。市场环境也有过时的基于传统电力系统技术的补偿结构,这可能与存储解决方案不相关。

能源存储和分布式需求系统必须在规模扩张的道路上与敌对的现有企业竞争,而这些现有企业有多种形式。例如,垂直整合的电力公司为新客户产品制定了新的规则和要求,天然气公司利用其监管影响力减缓从家用天然气向清洁电力的过渡,汽油分销商发起公共运动或推动反电动汽车立法。

敌意在位有三个来源:

现有企业将储能和分布式电源视为对他们生意的生存威胁并利用他们强大的力量来抵制清洁能源的转型。

监管机构可能对变革的后果有合理的担忧,因为一些现有企业有义务为公众服务,监管机构担心清洁能源转型可能会损害脆弱的客户,或破坏安全和可靠性标准。虽然这些论点经常被不诚实地用来维护公司利益,公共服务的核心关注点是有效的,必须被容纳。

清洁能源的转型对现有企业来说意味着彻底的改变。电力公司可能会从提供端到端电力供应转变为平台提供商,允许多个实体在维护安全可靠的系统的同时相互进行交易。

因为改变很难,企业的惰性是真实存在的,而且投资者设定了预期对于任何一家公司来说,敌对的在位者都是采用清洁能源的重大障碍。幸运的是,无论是自愿还是在监管行动的威胁下,公用事业都喜欢Xcel能源绿山动力通过投资新的解决方案来过渡。

标准和监管限制也阻碍了储能系统的市场发展。与市场一样,监管机构很难对储能提供的服务进行分类和补偿。此外,在储能系统质量、安全和运行性能认证方面缺乏国际标准和方案

为了克服这一障碍,该行业需要员工发展新业务模型,以及像new和updated这样的强制功能激励和标准加速进步。

障碍三:复杂的技术和部署环境

由于储能和可再生能源必须大规模部署才能实现必要的经济影响,因此它们最好作为标准化产品销售。但每个城市、社区、家庭和企业都有不同的物理和交易需求——这是标准化的对立面。

抽水蓄能水电占已部署的储能容量的绝大部分,其他技术的部署仍然相对较少。虽然这些技术正在迅速成熟,但它们也非常多样化,导致难以理解和分类解决方案。化学电池存储是一个快速发展的领域,但必须考虑其他技术来增加灵活性并满足各种市场需求。

随着太阳能在早期领先国家的普及,简单版本的新能源能源正变得越来越不可行。夏威夷正在限制新的系统因为配电线路已经饱和加州已经开始实行强制使用时间费率鼓励在太阳极大期窗口之外的消费。

在商业领域,分布式太阳能一直难以起飞,因为收回资本则更为复杂而所有权结构和屋顶配置则更加多样化。例如,虽然美国整体太阳能市场预计将在2019年增长,但商业太阳能市场预计会缩水13%由于不太有利的利率结构和激励措施。

在某种程度上,快速下降的电池价格通过允许太阳能发电在最有价值的时候被消耗,可能有助于太阳能的部署,但这只是冰山一角。实现零净建筑和低碳交通电动汽车和建筑物增加新的充电负荷,吸收更多的可再生电力,同时塑造总电力消耗,这样它就可以被DERs抵消,并消耗最便宜的公用事业提供的可再生电力。这意味着整合能源效率升级,增加热泵和感应炉等新设备,安装电池和电动汽车充电器,让市民面对令人眼花缭乱的选择,没有很多训练有素的专业人士帮助他们。

建立足够的能源储存能力同样令人望而生畏。如果我们看看将世界上的汽油和柴油动力乘用车转换为电池电力推进的挑战。他们发现,即使考虑到电动机“从油箱到车轮”的效率要高得多,要取代目前汽车油箱里的能量存储容量,我们需要相当于142太瓦时(TWh)的电池存储容量。

此外,正如Palmer和Floyd下面的插图所示,制造这么多电池所需的关键材料是巨大的,在某些情况下,比目前全球的总储量还要大。为了与储存在燃料箱中的可交付能量相匹配,电池的生产将消耗大量的关键材料——在某些情况下,甚至超过了目前的世界储量。这还不包括获取材料和制造电池的能源成本,也不包括为重型货运车辆通电的更困难的问题。

全球乘用车对电池的材料要求(来源:Graham Palmer和Joshua Floyd,来自能源储存与文明:一个系统的方法

除非在存储技术方面有未知的、因此不可预见的可能的发展,这些发展可能会带来数量级的改进,否则,期望我们可以简单地用可再生能源取代目前世界上的能源需求是非常不现实的。可能会有更大的变化:技术、贸易惯例、法规、社会惯例和生活方式的变化。相互作用的复杂层次超出了简单计算机模型的预测能力。要实现这一目标,肯定需要人工智能。

公用事业和电网运营商有很多可以效仿的例子

已经有很多组织跨过了这些障碍,克服了它们,并成功地应用了能源存储。事实上,我们可以很容易地发现,储能可以用来将电力需求从高峰时期转移到非高峰时期,从而减轻高峰需求费用,从而为客户节省成本,同时减少电网的压力。

这些论点不仅仅是假设。事实上,有几个例子表明,公用事业公司目前正在为自己的运营实现能源存储的好处:

•美国电力公司(American Electric Power)已成为首批大力投资储能的公用事业公司之一,并在西弗吉尼亚州和得克萨斯州安装了储能设施。此外,它还向能源存储软件公司Greensmith投资了500万美元。格林史密斯近三分之二的客户是电力公司,包括夏威夷电力公司、圣地亚哥燃气电力公司和萨克拉门托市政公用事业区。

•英国国家电网(National Grid)委托使用电池+储能解决方案,以推迟昂贵的电缆安装,并可能支持当地电网和市场运营。由于复杂性和成本,国家电网在短期内排除了第三种海底电缆的选择,而从环境的角度来看,独立的燃气燃烧发电设施不是一个好的选择。此外,独立存储选项的安装成本太高。因此,国家电网选择了混合方法,在岛上安装了特斯拉生产的6兆瓦锂离子电池和10兆瓦的燃烧涡轮发电机。这一解决方案使公用事业公司将第三条地下电缆的建设推迟到2045年。它还使实用程序有机会在存储资源的支持下探索DER的用例。国家电网于2019年10月完成了6兆瓦/48兆瓦时Nantucket BESS的建设并投入使用。

•太平洋天然气和电力公司与一家能源存储公司合作,通过分布式能源存储在加州提供电网服务。该项目的一部分内容包括在加州一所大学安装一个1MW/2MWh的储能系统,该系统在其使用寿命内可节省约80万美元。该大学预计储能系统将提高其在公用事业需求响应计划中的性能。

•佛罗里达电力与照明公司(Florida Power & Light),该公司建造了一个10兆瓦的试点系统,目前正在跟进一个计划中的系统409兆瓦的系统。该项目将于2021年底完工,规模将超过世界上任何其他锂离子电池系统。

•杜克能源(Duke Energy)也经历了类似的需求增长;一些次兆瓦级的试点项目鼓励该公司呼吁在其卡罗莱纳境内发电300兆瓦

•戴尔·威瑟斯(Dale Withers)是该大学的设施主管,他说:“虽然我们安装储能系统的主要动机是通过高峰需求调节来节省资金,但我们很高兴储能系统是提高我们电力供应可靠性和性能的一种方式。”

•为了应对预计的能源短缺,纽约市电力公司联合爱迪生(Consolidated Edison)发起了需求响应能力拍卖,并与几家储能和能效初创公司签订了合同。因此,它将建设新变电站的潜在投资从12亿美元减少到2亿美元的储能技术投资。

•密歇根州的公用事业公司消费者能源公司(Consumers Energy)与大学研究人员合作,确定如何在其整个领土和配电系统中实施储能。消费者能源执行董事Nancy Popa表示,其目的是在记录能源使用数据的同时,通过使电网对变化的负载更具响应性和互动性,为客户提供更高的价值。Popa还表示,他们对能源存储所能提供的经济效益很感兴趣,他们将利用这些数据来改善电力质量,同时可能推迟系统升级和停电缓解。

•公用事业公司意昂北美、路易斯维尔天然气和电力公司以及圣地亚哥天然气和电力公司最近都公布了储能项目。他们希望实现的一些好处包括保持基础设施的可靠性,同时降低客户的成本

用一些“全局”的例子来结束这个列表。

世界银行在推动电池存储解决方案方面发挥了催化作用。显然,需要催生一个新的电池和其他存储解决方案市场,这些解决方案适用于各种应用并可大规模部署的电网。2018年,世界银行集团宣布了一项10亿美元的全球电池储能计划,旨在再筹集40亿美元的私人和公共资金,以创造市场并帮助降低电池价格,从而使其能够作为一种负担得起的大规模解决方案在中等收入国家和发展中国家部署。迄今为止,世界银行已经为发展中国家处于不同部署阶段的电网相关电池储能项目提供了超过15%的资金。到2025年,世界银行(世界银行)预计将资助17.5千兆瓦时的电池储能——是目前在发展中国家安装的4-5千兆瓦时的三倍多。有了正确的解决方案,就有可能建立具有重要储能组件的大型可再生能源项目,在基础设施薄弱的国家部署电池以稳定电网,并增加离网接入到准备好使用清洁能源的社区。

在海地,一个太阳能和电池储能联合项目最终将为80万人和1万所学校、诊所和其他机构提供电力。冈比亚正在建设一个紧急太阳能和电池储存发电厂,几个岛国也正在建设微型电网,以提高它们的恢复能力。

在印度,世界银行与国际金融公司的一个联合小组正在开发世界上最大的太阳能、风能和储能混合发电厂之一,而在南非,世界银行正在帮助开发1.44千兆瓦时的电池储能容量,预计这将是撒哈拉以南非洲地区同类项目中最大的一个

能源储存将继续发展,成为公用事业和能源消费者的福音。通过实施储能技术,公用事业公司可以在节省客户资金的同时,为自己的运营带来许多战略优势。最后,每个人都是赢家。

第五部分:唯一的结论是,这只是一个开始

公用事业公司开始通过实施储能系统获得经济效益。他们这样做的主要方式之一是通过高峰需求调整为客户提供省钱的机会。如果他们行动迅速有效,电网运营商和如果在未来5年内尽早地将这3个关键项目中的一个或多个集成到他们的组织中,公用事业公司就可以获得相当大的一部分机会。

首先,对于公用事业公司来说,能源储存(电网规模和需求侧水平)是实现清洁能源潜力的关键

可再生能源,主要是太阳能和风能,在发展中国家变得越来越便宜,越来越容易部署,有助于扩大能源获取,帮助全球努力实现可持续发展目标关于能源的可持续发展目标(可持续发展目标)和减缓气候变化。但太阳能和风能本质上是可变的,因此有必要有一个大规模的、量身定制的解决方案来储存它们产生的电力,并在最需要的时候使用。

电池是解决方案的关键部分。然而,在目前的电池存储市场中,发展中国家电网的独特需求尚未得到充分考虑——尽管这些国家可能拥有最大的电池部署潜力。

当今的电池市场主要是由电动汽车行业驱动的,大多数主流技术不能提供长时间的储存,也不能承受恶劣的气候条件,并且运行和维护能力有限。许多发展中国家获得天然气发电或增加输电能力等其他灵活选择的机会也有限。

其次,推动能源存储解决方案的组合是一个重大机遇

到2040年,全球对能源存储的需求预计将达到2800千兆瓦时(GWh)——相当于今天全世界一天产生的可再生能源的一半多一点。到2050年,为了将更多的太阳能和风能整合到电网中,世界各地的电力系统将需要成倍增长的存储容量。

为了使各种能源存储解决方案成为清洁能源存储和部署的大规模推动者,必须加快新技术及其应用的创新和部署。同样重要的是,要培育正确的监管和政策环境以及采购实践,以大规模降低电池成本,并确保财务安排,为开发商创造成本回收的信心。此外,找到确保ESS价值链可持续性、安全工作条件和环保回收的方法也至关重要。

有了合适的有利环境和电池的创新使用,就有可能帮助发展中国家建立未来的灵活能源系统,并向目前仍无电可用的10亿人提供电力。

第三,电池储能可以改变发展中国家的新能源格局

目前,ESS技术并未广泛应用于发展中国家的大型能源项目。这一差距在撒哈拉以南非洲地区尤为严重,尽管该地区风能和太阳能潜力巨大,能源需求迅速增长,但仍有近6亿人无法获得可靠和负担得起的电力。催化新市场将是降低电池成本并使其成为非洲可行的储能解决方案的关键。

今天,该地区对能源解决方案的需求已经非常巨大,这些解决方案不仅可以促进清洁能源的利用,还可以帮助稳定和加强现有电网,并有助于全球推动采用更多清洁能源和应对气候变化。

作为“最后”的总结,让我分享关于电网与储能繁荣未来的六个预测

  1. 降低储能系统成本是重中之重。要使储能技术在成本上与其他灵活性方案相比具有竞争力,就需要政府和利益相关者的持续关注和投资。
  2. 通过公私合作,政府和制造商将降低成本并鼓励商业化,但需要更好的协调。
  3. 所有类型的能源储存技术都将被考虑。值得注意的是,热存储、混合存储和各种电池技术具有很大的前景,有时用于热电联产系统,但也有其他存储选择可以满足不同的市场需求。
  4. 在技术开发、市场形成和管理框架方面应强调系统集成和系统观点的优化。
  5. 各国政府将与其他利益攸关方合作,采取措施支持建立国际标准和认证计划。
  6. 实验和项目融资对于提高储能系统的成本和性能以及实现规模经济至关重要。储能目前具有成本竞争力的利基市场将提供近期的机会。

没时间再等圣杯自己出现了。未来5到7年将决定谁能生存,谁能茁壮成长。敏捷性和“走钢丝”将是行业领导者发展的良好品质。

图片由凯西霍纳Unsplash;塔夫脱点,美国

阅读第一部分

讨论
马特·切斯特的照片
马特·切斯特 2020年7月28日

先前的预测表明,像美国或德国这样的工业国家长期需要两位数太瓦的存储容量。这种规模的能量只能以多种能量存储方式的混合形式存储——换句话说,混合使用电化学、热、机械和化学方法。

当考虑一个国家可能需要的总存储容量时,这是专门针对公用事业部门能够可靠访问的储能容量(公用事业规模的存储,选择加入公用事业负荷管理计划的住宅存储选项等),还是也考虑有时被用户隔离的存储(不可靠地包括在负荷转移中的电动汽车,工业存储容量等)?

Stephane Bilodeau的照片
Stephane Bilodeau 2020年7月28日

马特,这是一个汇总数字,包括电网侧存储和需求侧存储(例如电动汽车储能容量,冷却器负载/调峰的能量存储,等等),只要它们被包含在一个结构化的负载转移(或类似的)计划中,而不仅仅是一厢情愿的事情。因为,你说得对,可靠性是关键。它需要提高电网的可靠性和弹性,而不是降低它。

Stephane Bilodeau的照片
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