2023儲(chǔ)能系統(tǒng)的未來

2023儲(chǔ)能系統(tǒng)的未來--PAGE10-'()0123為電力系統(tǒng)提供了一系列好處。儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)模可以通過其裝機(jī)容量（最大瞬時(shí)功率）來表征，以兆瓦(MW)為單位；其儲(chǔ)能容量以兆瓦時(shí)(MWh)為單位；以及往返效率（RTE）用于衡量充放電的效率。時(shí)為單位——這是儲(chǔ)能系統(tǒng)從充滿電開始提供最大功率的時(shí)間4小時(shí)或更短；大多數(shù)現(xiàn)有抽水蓄能(PSH)812小時(shí)或更長特定儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的程度（地理足跡和模塊化）以及其性能隨使用而下降的程度。（（圖（其中包括鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)），更適合持續(xù)時(shí)間較短的儲(chǔ)能應(yīng)用（持續(xù)時(shí)間為幾個(gè)小時(shí)）和更頻繁的充放電。具有中等能力的儲(chǔ)能技術(shù)（包括液流電池）處于綠色區(qū)域。/）*+, /）/）（二）電力系統(tǒng)采用的儲(chǔ)能技術(shù)這項(xiàng)研究從電化學(xué)、熱儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)以和機(jī)械儲(chǔ)能四個(gè)方面考察和研究儲(chǔ)能技術(shù)。但沒有對(duì)這些類別中的所有選項(xiàng)進(jìn)行編目，更不用說進(jìn)行評(píng)估。與其相反的是，研究人員重點(diǎn)放在每個(gè)類別中儲(chǔ)能技術(shù)的示例上，并試圖突出這些儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的問例如鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、抽水蓄能發(fā)電設(shè)施和一些熱儲(chǔ)能系統(tǒng)。而另一些儲(chǔ)能技術(shù)則需要進(jìn)一步的研究、開發(fā)和示范，直到302040年代才有可能大規(guī)模上市或應(yīng)用。12030年各種儲(chǔ)能技術(shù)和儲(chǔ)能支持技術(shù)及實(shí)踐可用2050年前實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營。<+,=?&@7289ABCDEFGHIJKI儲(chǔ)能技術(shù)當(dāng)前創(chuàng)新狀況電化學(xué)儲(chǔ)能鋰離子電池②④⑤液流電池（無機(jī)溶液）②④⑤液流電池（有機(jī)溶液）①②③硫化鈉（NaS）電池④⑤儲(chǔ)能技術(shù)當(dāng)前創(chuàng)新狀況金屬-空氣電池②③關(guān)鍵材料供應(yīng)（金屬和稀土）①②③電池回收利用①②③④電池二次使用①②先進(jìn)的電力電子技術(shù)②③④抽水蓄能技術(shù)④⑤熱儲(chǔ)能技術(shù)②③④氫氣制造、運(yùn)輸、儲(chǔ)存①②④制氫方法包括光電制氫、天然氣高溫重整制氫、先進(jìn)的電解制氫②來源：麻省理工學(xué)院1關(guān)重要。4(567+,電化學(xué)儲(chǔ)能能量密度通常比機(jī)械儲(chǔ)能和儲(chǔ)熱系統(tǒng)高，但比化學(xué)儲(chǔ)能（氫儲(chǔ)能）系統(tǒng)要低。電化學(xué)儲(chǔ)能由于占地空間小，不受地理環(huán)境和資源的限制等特點(diǎn)成為一種通用且高度可擴(kuò)展的技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋發(fā)電廠到住宅等多種場景。效率，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，并在短時(shí)（4小時(shí)或更的研發(fā)轉(zhuǎn)向化學(xué)原料更為豐富的其他新型電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。長時(shí)（12小時(shí)）電力儲(chǔ)能系統(tǒng)中。為了實(shí)現(xiàn)更具經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)使用儲(chǔ)量更為豐富的材料來替代鋰離子電池技術(shù)。的創(chuàng)新突破。8(+93種方法：①將現(xiàn)有發(fā)電廠（550-1000下具有更高的熱能轉(zhuǎn)換的熱能轉(zhuǎn)換效率、提高高溫材料使用壽命、降低電力成本。:(67+,;<+,=氫氣被普遍認(rèn)為是一種先進(jìn)的化學(xué)儲(chǔ)能介質(zhì)，因?yàn)槠淇梢酝?L,MNO/0PQR&S* 網(wǎng) 解 氫氣需求（工業(yè)）氫氣儲(chǔ)存氫氣發(fā)電 網(wǎng) 來源：麻省理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)致力支持美國能源部為制定解決氫氣生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存問題的國家戰(zhàn)略所做的努力。特別是，現(xiàn)有的天然氣輸送管道是否能夠在不受影響的情況下輸送氫氣，無論是在減壓下，還是在氫氣與天然氣或其他化合物混合的情況下，安全性仍然是一個(gè)懸而未決的問題，需要美國能源部和美國交通部開展政府支持的研究。朝著這個(gè)方向邁出的重要一步是最近的立法呼吁美國至少建立四個(gè)氫氣生產(chǎn)樞紐。>(?@+,抽水蓄能是一種成熟且已廣泛部署的技術(shù)，占全球和美國現(xiàn)90%2090年代以來，抽水蓄能在美國和其他許多國家部署進(jìn)度顯著放緩（特別是中重依賴波動(dòng)性可再生能源發(fā)電的電力系統(tǒng)供需方面發(fā)揮更大的作用。壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)將壓縮的空氣儲(chǔ)存在地下的洞穴或地上的儲(chǔ)氣罐中，一些壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)還存儲(chǔ)壓縮空氣時(shí)產(chǎn)生的熱量。該技術(shù)作為潛在的電網(wǎng)級(jí)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)被廣泛研究。盡管壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本估算受到多種不確定因素的影響，但該技術(shù)的能源成本通常高于未來可用的其他儲(chǔ)能技術(shù)的成本。QR(Y本節(jié)探討了儲(chǔ)能系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國家和新興市場發(fā)展中經(jīng)濟(jì)國家背景下的潛在作用。美國和印度三個(gè)不同地區(qū)的結(jié)果分別說明了這兩個(gè)國家的儲(chǔ)能部署情況。（一）對(duì)美國建模分析結(jié)果及建議（紐約州和新英格蘭地區(qū)2050太陽能發(fā)電資源以及水電和現(xiàn)有核電資源的可用性方面存在顯2050年每個(gè)地區(qū)在兩種5克碳排放量/kWh20502018年的水平相同，那么將美國電力部門的平5克碳排放量/kWh2050年的碳排放量與200599.2%2050年用電量增長的2018年，正如該項(xiàng)研究用于模擬儲(chǔ)能系統(tǒng)影響的電力需求情景中所預(yù)測的那樣。美國各行業(yè)的平均碳排放量與2005年相比，電力部門排放量減少了98.7%。儲(chǔ)能技術(shù)能夠替代或補(bǔ)充電力系統(tǒng)的所有其他要素（包括發(fā)電、輸電和需求響應(yīng)），再加上氣候變化對(duì)電力需求和供應(yīng)的不確定性影響，意味著需要采用更復(fù)雜的分析工具。需要規(guī)劃、操作和規(guī)范未來的電力系統(tǒng)，并確保電力系統(tǒng)的可靠性和效率。重要的關(guān)注領(lǐng)域包括電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和調(diào)度（包括在系統(tǒng)調(diào)度和批發(fā)市場中實(shí)現(xiàn)分布式存儲(chǔ)和發(fā)電資產(chǎn)的參與和補(bǔ)償）、資源充足性和零售率設(shè)計(jì)。新分析工具的開發(fā)必須伴隨著對(duì)監(jiān)管機(jī)構(gòu)補(bǔ)充人員配備和技能提升計(jì)劃的額外支持。這項(xiàng)工作應(yīng)由美國能源部與獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商和區(qū)域輸電組織(ISO/RTO)合作開展。在深度脫碳的電力系統(tǒng)中，每小時(shí)批發(fā)價(jià)格或能源邊際價(jià)值的分布將會(huì)發(fā)生變化，與目前的批發(fā)市場相比，電力的零價(jià)格或極低價(jià)格的時(shí)間要多得多，高價(jià)格的時(shí)間也要多得多。這是因?yàn)椋c目前主要依賴火力發(fā)電設(shè)施的電力系統(tǒng)相比，以可再生能源為主的部署儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力系統(tǒng)將具有相對(duì)較高（二）對(duì)印度建模分析結(jié)果及建議同許多其他新興市場和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體一樣，印度的電力需求該項(xiàng)研究的建模表明，儲(chǔ)能系統(tǒng)將主要部署在輸電層面，在城市配電網(wǎng)絡(luò)中還有重要的附加應(yīng)用。整體經(jīng)濟(jì)增長（尤其是空調(diào)在印度的迅速普及）將成為儲(chǔ)能部署的主要驅(qū)動(dòng)力。假設(shè)技術(shù)成本持續(xù)下降，發(fā)現(xiàn)從成本的角度來看，印度的可再生能源發(fā)電設(shè)施在中長期內(nèi)與燃煤發(fā)電廠競爭具有優(yōu)勢，但現(xiàn)有燃煤發(fā)電廠（三）對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)在供應(yīng)受限的電力系統(tǒng)中作用的分析結(jié)果及主要結(jié)論在電力供應(yīng)不足國家的輸電或配電系統(tǒng)中，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)提供了一種潛在的重要手段，可以提高短時(shí)停電電力服務(wù)的可靠性，減少住宅區(qū)和商業(yè)區(qū)消費(fèi)者所耗柴油量，并降低整體電力成本（包括用于備用柴油發(fā)電機(jī)的電力）。在一些住宅和商業(yè)區(qū)域內(nèi)，當(dāng)電網(wǎng)中斷頻繁且持續(xù)時(shí)間較短（幾個(gè)小時(shí)）時(shí)，與