长时储能实现净零英

通过长时期能源存储推动净零产业 2023年11月 前言 长时储能（LDES） 长期储能能源委员会委托编制本报告，以展示成员技术的当前和潜在应用，以实现产业脱碳。 关于LDES理事会 长期储能委员会（LDESCouncil）是一个全球性的非营利组织，致力于通过开发、部署和整合长期储能技术（LDES），到2040年实现全球能源系统的脱碳。 有多种长寿命储能技术已在商业上可用并在开发中。总的来说，这些技术使用各种电化学、机械、热和化学储能介质，提供超过八小时的能量。 LDES委员会的使命是通过倡导政策、促进创新以及在其会员和能源行业利益相关者之间促进合作，来促进向更加可持续和有弹性的能源未来的过渡。 许多这些技术已经开发超过十年，并且经常使用已经在其他行业中使用的现有电机、泵和其他设备。1 长周期储能技术的重要性将与全球电力网络上间歇性可再生能源供应饱和度的提高而增加。 作为倡导广泛采用各类长续航储能技术的领先声音，长续航能源存储技术委员会提供指导和报告，以实现可再生能源的整合并利用长续航储能技术提高电网的稳定性，从而实现灵活、安全、可靠、经济且无化石燃料的能源系统。 本报告探讨了如何通过利用这一可再生能源供应，为提供可靠的基荷电力供应，以多长时间储能技术能实现化石燃料工业过程的脱碳化。 长期储能委员会委托全球管理咨询公司罗兰贝格进行该分析并编制报告。 关于罗兰贝格 总部位于德国慕尼黑的罗兰贝格是一家全球性的管理咨询公司，拥有约3500名顾问。罗兰贝格在30个国家拥有超过50个办事处，并专注于通过能源转型支持其工业、公用事业、投资者和政府客户。 罗兰贝格与长期储能委员会的工作人员及其技术及锚定成员合作，参与了本报告中内容、分析和假设的制定。 液压储能的构想，通过水泵和涡轮机实现，起源于19世纪末的瑞士和德国。首个抽水储能设施1 该工厂建于1891年，位于苏黎世利马特河畔，随后在1894年于马焦雷湖建造第二个设施，又在1899年于阿勒河畔建设第三个设施。抽水蓄能原理首次在德国实现于1891年，当时一台蒸汽机驱动离心泵，通过填充一个上水库为上哈茨山脉的罗森霍夫矿石矿井排水，而这个水库服务于一个独立的水车。 KruegerK2020PumpedHydroelectricStorageInKBrunTAllisonandRDennisThermalMechanicalandHybridChemicalEnergyStorageNewYorkNYElsevierISBN978 0128198926 2 目录 前言2 执行摘要4 术语表7 工业脱碳的案例8 02净零产业：方法论概述15 03离网电能22 04“易于电气化”供热27 难以电气化的热能0537 支持性政策机制0644 附录48 A数据中心49 B分析方法52 C技术与成本假设56 D案例研究方法及现状假设57 E长期储能理事会成员60 执行摘要 长时间储能技术与可再生能源的结合可能会将全球工业温室气体排放量减少65。 LDES技术当前最有吸引力的应用之一是支持基于代表性案例研究的离网应用中稳定的可再生能源，本报告对此进行了分析。 LDES技术还可以降低低至中温化石燃料工业过程（100C至500C）的减排成本，并将在碳激励下具有吸引力。 世界各国政府应优先考虑采用补贴、碳定价和试点项目等措施，以增加工业用户部署长距离地下输油（LDES）技术的意愿。 LDES技术搭配可再生能源是一种可行、成本效益高且易于应用的工业脱碳方案，观察者们认为这些技术是“针对工业排放的一种令人尴尬简单的解决方案。”2 此外，长周期储能技术已被知名工业公司进行试点，因为它们迫不及待地想要现在就实现脱碳，而长储能期技术给他们提供了这个机会。 工业能源使用案例，不适用于短期资源。LDES技术具有为工业客户提供相当于基荷可再生能源电力的能力，在某些情况下，甚至可以持续数天或季节性。在后表计基础上应用LDES技术，在许多情况下 ，将使工业用户能够实现其脱碳目标，而无需考虑更广泛区域批发电力系统中脱碳的状态。在许多情况下，LDES技术还可以满足工业对无法仅通过电力满足的热能需求。 塔塔钢铁、阿塞洛米塔尔、必和必拓、力拓、雅拉、艾弗丽丹尼森 、意大利能源集团和微软等工业公司正在开展项目，以展示LDES技术实现其业务脱碳的能力。 LDES技术的成本、功能和耐用性使它们能够支持广泛的用途。 httpswwwftcomezplibcamacukcontent7c6a0928a2332 4444b294297006270141 可商用的LDES电和热技术技术上有能力将工业排放量降低65。如图1所示，目前通过LDES技术可解决77亿吨的二氧化碳减排问题。然而，需要政策和市场支持来确保这些减排措施得以实现。图1 图1 全球工业排放可通过低排放稀释剂解决。3 全球工业排放 可寻址份额今天，LDES 排放量减少 低密度乙烯（LDES）机会 125 数十亿吨二氧化碳 2021全球工业温室气体排放 65 工业总量部分电力供应排放 温度低于500C热 80 十亿吨二氧化碳 工业排放减少 低密度乙烯（LDES）机会 基于全球大气研究排放数据库2022年报告httpsedgarjrceceuropaeureport2022数据推导3 与国际能源署 来源：我们数据世界，国际能源署，罗兰贝格 LDES用例 现有长周期电热储能应用包括为离网使用而巩固风能和太阳能，以及通过电气化在500C以下使用可再生能源来实现化石燃料工业过程脱碳。在使离网设施能够用固化可再生能源取代高成本柴油燃料方面，长时储能技术已经具有经济吸引力即使没有碳激励。图2 高温、辐射热需求。然而，通过允许这些工业用户利用间歇性可再生能源满足其全天候电力需求，获取无二氧化碳热能供应和回收废热以用于低温过程，低品位热能转换技术（LDES）已经在这些领域减少了排放。此外，寻求在运营中利用100可再生能源钢铁生产商正在寻找超过100小时LDES技术，以提供其炼钢过程中可靠性并解决固有间歇性可再生能源发电问题。 这些技术将用于食品生产和化工过程中低至中温过程减排成本降 低超过20。在有碳激励措施情况下，它们将更具经济吸引力。在较长时期内，LDES有潜力直接替代高温化石燃料工艺热量供应 （例如，用于水泥热能存储驱动窑炉）或支持辅助技术（例如，与e窑相结合电LDES用于水泥生产，或与集中式太阳能发电相结合热能存储）。 LDES在钢铁和水泥等“难以电气化”行业部署水平目前受限，因为需要整合电力技术以支持其 图2 2022年案例研究中考察工业部门工业排放总份额 Upto 42 231 245 204 2023 近期 2030 中长期 2035 长期 数据中心 并网电力 水泥 难以电气化热量 钢铁 易于电气化热能 食物 化工产品 矿业 离网 离网 行业远离且不 并网，其中LDES可以 启用从化石燃料向过渡间歇性可再生能源发电 易于电气化热能 具有供暖需求领域行业这些可以通过电气化实现现有技术和或电动汽车负载需要高可用性 难以电气化热量 电力化受限领域 根据工艺要求，需要高度 温度（1000C）或辐射热 并网电力 行业为并网行业， 在LDES能够促进转型地方从化石燃料到间歇性 可再生能源 42022年，20表示数据中心占全球排放总量份额；数据中心不被归类为工业排放一部分 来源：国际能源署，麻省理工学院出版社，罗兰贝格 LDES为电网连接电动应用（例如，数据中心）提供了一条确保可靠、全天候无碳电力供应清晰途径。 建议 LDES对工业脱碳贡献速度将取决于工业企业采用这些新技术和政府支持倾向。试点 项目和科技展示，如今天已经投入使用那样，可以提高工业用户之间接受度。 政府政策支持，包括对早期采用者补贴、对延迟采用企业碳税以及展示LDES技术成熟度试点项目，可能对推动这些技术采用产生重大影响。 术语表 资本支出资本支出CO2 二氧化碳C摄氏度DCF 贴现现金流EV电动汽车GJ 千焦耳H2氢气内燃机 内燃机k1000kg 千克kWeMWeTWe千瓦、兆瓦、太瓦电力kWtMWtTWt千瓦、兆瓦、太瓦热、兆瓦时（MWh）e太瓦时e兆瓦时，太瓦时电力LDES长时期能源存储百万英热 单位百万英热单位 NPV净现值 Opex年度运营支出 pa每年 PPA电力购买协议 RD研究与开发 RE可再生能源（报告中太阳能和风 能）REC可再生能源信用额度 SMR小型模块化反应堆 Tonsort公吨 TOU分时电价 USD美元 VOLL负荷损失价值 WACC加权平均资本成本 变化量 大于小于 01 章节起始页lorem关于工业 ipsumdolorset案例脱碳 伊利亚斯萨皮恩伊希塔特拉库伊阿塞西因西特，托雷斯伊亚库姆埃斯特哈鲁quostiaepraeetmaximusXeriaquitenisasimporentistisciditi s 工业排放量占超过四分之一 nulpaquibusapicaepuditvoluptatiismaioblaboNamrestiis占全球温室气体排放总量比例，并预计将 moluptiisutoffictevolutaspedquideliqueconetseautverchit a增c加cu；llo因rs此un，t工业脱碳至关重要。 1fug产ia业si部tiu门m生el产les出si大se量qu且is不in断ti增de长lenia部e分rum全s球in温cta室p气ed体m排i放量 ，实特现别巴是黎在气候协定15C路径 快速增长发达国家5这个问题是 EcvoemnencuismauutsomentihiipcaseavnelltenadnisiminvaendpaoesmailioisnedneonleetcdtoulorrieomqSuioquleidsolumptioorloris alignatempeliquominnonsedutatatetuntisrerenonectemrerferumquatLitatAsit 由于对热需求增长而复合 uolplatabsosrinetscienimusquiodidoluptatRumfaccusqueplicaborionectisimagnatiadiadoloreribu2sci该isc行iden业delec脱turi碳aas需si要aut：estemasintTevoluptaturiselmosautet商品价格压力南，若厌恶一切，除了至高无上幸福，那么痛苦将无处不在，幸福也将不复存在。 Luptatlaborautmosabiliquiassinesequatquiimperumrerovidquiaseavoluptasnimam a技术能够巩固可再生能源并解决问题 quodquisitiutlandaeetvoluptatemreritaturOvitporiaturminestibusmolorecullam 广泛温度要求 关sim于i此qu内id容e，di无ts法u进nt行ea翻qu译e。ve原nd文ita如ec下ta：nusetrepedquiatianatenatiustotatibusipidus quisdoloremconestsinctionserionemeturAtumquatumsolupictemquiasadquistibus b一种政策驱动和市场驱动做法，鼓励 3LDES可解决目前65工业排放。 esequamvolorumetmovoluptaconnonsedmagnihitainusutvolluptibuserferion公on司seq采uam购d与olor电ect力obe匹ate配mporio可R再ae生que能no源nserfercidutaruptaquidmaxime 消费并实施新生产流程 dolorumquibuseo