储能未来研究-未来几十年的主要学识

存储期货研究 未来几十年的关键知识 内特-布莱尔，查德-奥古斯丁，韦斯利-科尔，保罗-登霍姆，威尔-弗雷泽，玛德琳-乔卡里斯 。 JennieJorgenson,KevinMcCabe,KaraPodkaminer,AshreetaPrasanna,BenSigrin 存储期货研究 未来几十年的关键知识 内特-布莱尔，查德-奥古斯丁，韦斯利-科尔，保罗-登霍姆，威尔-弗雷泽，玛德琳-乔卡里斯 。 JennieJorgenson,KevinMcCabe,KaraPodkaminer,AshreetaPrasanna,BenSigrin 建议引用 布莱尔，内特，查德-奥古斯丁，韦斯利-科尔，等人，2022。储存的未来研究。未来数十年的重要经验。黄金有限公司:国家可再生能源实验室。nrel/tp-7a40-81779。https://www.nrel.gov/docs/fy22osti/81779.pdf 请注意 这项工作部分是由国家可再生能源实验室撰写的，由可持续能源联盟运营。 LLC.为美国能源部（DOE）提供的合同号为DE-AC36-08GO28308。对这项工作的支持还包括由州际可再生能源理事会公司根据SUB-2021-10440号协议提供。本报告中表达的观点 文章不一定代表美国能源部或美国政府的观点。美国政府保留和 出版商在接受文章出版的同时，承认美国政府保留了非排他性的、有偿的。 在全世界范围内，我们都可以出版或复制本作品的出版形式，或允许他人这样做，以便美国政府的目的。 本报告可从国家可再生能源实验室（NREL）免费获得，网址为www.nrel.gov出版物. 美国能源部（DOE）1991年后编制的报告和越来越多的1991年以前的文件是免费通过www.OSTI.gov. 储存的未来研究。未来数十年的重要经验3 前言 本报告是美国国家可再生能源实验室（NREL）的第七份也是最后一份出版物--《存储》。未来研究（SFS）。SFS是一个多年的研究项目，探讨了储能如何影响未来的发展。 美国电力行业和操作。 该研究考察了储能技术的进步对公用事业规模储能部署的影响 和采用分布式存储，以及未来电力系统基础设施的投资和运营。一些在整个研究过程中，NREL试图回答的问题包括。 存储成本和性能可能会随着时间的推移而变化？ 昼夜储能在电力部门的作用是什么，即使没有驱动力或政策来增加可再生能源股吗? 在美国，有多少日间电网储存可以经济地部署，包括在公用事业规模上的储存。和distribution-scale吗? 什么因素可能会推动部署? 日间储存水平的提高可能会对电网运行产生什么影响？研究结果和支持性数据已经发表在一系列的七个出版物中，它们是 在下一页的表格中列出。在整个研究过程中，主要的学习成果在这份最终报告中得到了体现。有助于塑造向前发展的储能愿景。 SFS系列提供数据和分析，支持美国能源部（DOE）的能量存储大 挑战这是一个全面的计划，以加速下一个世界的开发、商业化和利用。储能技术，并保持美国在储能领域的全球领先地位。储能 大挑战"采用了一个用例框架，以确保存储技术能够以具有成本效益的方式满足特定的需求。需求，它包含了几类广泛的技术：电化学、机电。 热能、灵活的发电、灵活的建筑和电力电子。 更多信息，与本报告相关的支持性数据，系列中其他报告的链接，以及其他信息可以在更广泛的研究https://www.nrel.gov/analysis/storage-futures.html。 表1 存储未来研究系列报告 标题描述关于这份报告 的四个阶段存储部署:一个框架扩大的作用 探讨了为新角色和机会,成本上静止能量储存 与基于四一个概念性的框架 阶段的当前和潜在的未来的存储 提供更广泛的上下文的影响和成本 性能特征讨论了 在这份报告中,包括特定的网格 存储在美国的权力价值主张，并介绍了他们可能在各种情况下实现的服务。 系统(Denholmetal。2020) 储能的成本效益阶段的部署。这部署达到数百千瓦 装机容量。 框架支持的结果场景在这个项目。 能量储存综述了当前的特点提供详细的背景 技术建模 输入数据报告 广泛的机械、热电化学存储技术 电池和抽水蓄能 水力发电成本和性能 (奥古斯汀etal.2021年)适用于电力部门。提供作为建模输入的当前值 和未来的预测成本、性能特点和区位的可用性 特定的商业技术已经 部署,包括锂离子电池系统和抽水蓄能水电。 在这个项目中执行。 经济的潜力日存储在 评估大规模储能的经济潜力日存储和存储的影响 这一系列的成本报告功能推动电网产能扩张 美国电力行业(弗雷泽增加对电力系统的能力 etal.2021年)进化和操作。 2050年美国电网通过场景检查驱动程序存储 部署。 分布式存储客户采用 场景(Prasanna等 评估客户采用分布式日存储几个场景和未来 对分布式轨迹部署的影响和平行的假设 分析了采用分布式存储场景测试的各种成本 2021年。) 发电和电力系统进化。网格存储部署 在这个报告中建模。 的挑战描述了一个统一的挑战对话在进步意义 长时间的定义定义为长期储能长期能源存储和 能量储存 (Denholmetal.2021年) 反映时间和应用存储能量。 它如何适应未来的电力系统。 电网运行的影响 广泛的存储 评估相关的操作和价值流的能量储存数的力量系统演化场景和探索 考虑到操作的影响 存储部署和电网的发展场景检查和扩大 部署(乔根森季节性的影响在网格存储 结果发现电网场景 etal.2022年) 操作。 NREL的地区能源部署 在这个报告中系统模型。 存储期货研究:关键经验 未来几十年 综合并总结了本报告的结论。整个系列和相关的分析和报告为进一步研究和确定主题。 致谢 我们要感谢整个"未来存储研究"团队（被列为共同作者）对本报告的贡献。 报告，以及我们能源部战略分析办公室的同事作为核心贡献者，特别是KaraPodkaminer、PaulSpitsen，和SarahGarman。NREL的其他工作人员也提供了反馈和贡献，包括GianPorro、Doug Arent,KarlynnCory,AdamWarren,ChadHunter,EvanReznicek,MichaelPenev,GregStark,VigneshRamasamy,DavidFeldman、GregBrinkman和TrieuMai。我们还要感谢我们的技术审查委员会（见表2），感谢他们的支持。他们的输入。 最后，我们感谢能源部的各位技术专家，包括EricHsieh、AlejandroMoreno和其他许多人。在整个"未来存储研究"中，他们提出了更多的想法和建议，如个别报告中所指出的。 表2 技术评审委员会成员 道格不 (NREL)委员会椅子 保罗组长Albertus (马里兰大学) 苏Babinec (阿贡国家实验室) 霍华德Gruenspecht (麻省理工学院 的技术) 伊内兹代理 (斯坦福大学) 亚伦开花 (NextEra) ArvindJaggi (纽约独立系统运营商) 瑞安明智(劳伦斯伯克利国家实验室) 克里斯Namovicz (美国能源信息管理) 基思公园 (Xcel能源) 卡拉玛西 KiranKumaraswamy格兰杰摩根 (美国环境 (影响) MaheshMorjaria (Terabase能源) (卡内基梅隆大学) 奥利弗•施密特 (帝国理工学院-伦敦) 约翰海港 (科罗拉多州举办专员) 保护署) 文森特Sprenkle(太平洋西北部国家实验室) 的首字母缩略词列表 贝丝— 美国能— 源部 — 博士 足球— 俱乐 吉部瓦— 妇女和— H2— H2Elec-salt— 洞穴-CT H2Elec-salt— 洞穴——FC 千瓦— 电池储能系统(s)美国能源部 分布式资源燃料电池瓦 gigawatt-hour 氢(如存储液体) 利用电解器、盐穴和燃烧涡轮机储存氢气 利用电解器、盐穴和固定式燃料电池储存氢气千瓦 千瓦时自由NG NREL 光伏 再保险SFS VRE —千瓦时(能源单位或储存能力单位) —锂离子电池 —天然气 —国家可再生能源实验室 —太阳能光电板 —可再生能源 —存储期货研究 —变量可再生能源 表的内容 未来几十年能源存储部署1 关键学习1:存储准备快速增长3 关键学习2:最近的存储成本下降预计将继续，锂离子电池的成本将继续下降。 在一段时间内继续保持市场份额的领先地位4 关键学习3:存储提供稳定容量的能力是主要驱动力 以实现具有成本竞争力的部署7 关键学习4:存储不是唯一的灵活性选择，但其不断下降的成本已经改变了 何时部署与其他选择相比8关键学习5:储能与光伏相辅相成10 关键学习6:成本降低和后备电源的价值提高了采用率 Building-levelStorage12 关键学习7:随着部署的增加，存储的持久性可能会增加13 关键学习8:季节性存储技术对100%的人来说变得尤为重要 清洁能源系统14 结论和剩余不确定性16 参考文献18 数据列表 图1所示。参考案例中的国家存储能力到2050年增长到约200GW。 部署一系列的持续时间（左）................................................................................................................................................................................................................................................................... 图2。锂离子电池组的成本在过去十年中下降了80%以上，并且 在持续的生产规模的基础上，预计将继续下降，主要是由电力驱动。 车辆需求...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 图3。公用事业规模的BESS参考方案预测成本将继续降低5。 图4。能源的资本成本（美元/千瓦时）与容量的资本成本（美元/千瓦）对比 为各种技术...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 图5。限制存储所能提供的服务表明容量服务更重要 比起时间转移或运营储备，实现存储的最大潜力7。 图6。弹性供应曲线........................................