2020-08-18 09:52:56 中国储能网

一份最近发布的研究报告表明，随着可变的可再生能源发电量增加，储能系统的经济价值将会增加，但是可再生能源的部署程度取决于未来储能技术可用性和成本。

最近发表在《应用能源》杂志上的这份研究报告是由麻省理工学院(MIT)和普林斯顿大学安德林格能源与环境中心(ACEE)的研究人员撰写并发表的，得到了通用电气(GE)公司赞助支持。

这项研究对电池储能系统进行了分析，试图确定影响其经济价值的主要驱动因素：这种价值如何随着储能部署的增加而变化，以及对储能长期成本效益的影响。

这份研究报告的主要作者之一、麻省理工学院能源倡议(MITEI)研究所科学家Dharik Mallapragada说，“采用电池储能系统可以更好地利用电力系统资产，其中包括风力发电场、太阳能发电场、天然气发电厂以及输电线路等，并可以推迟或消除对这些资本密集型能源资产的不必要投资。我们的研究表明，这种‘容量延迟’或用电池储能系统代替发电设施或输电容量，是储能系统价值的主要来源。”

该研究报告还指出了储能系统的其他价值来源，其中包括其向电力系统运营商提供备用电源、消减燃料成本和天然气发电厂运行产生的损耗，以及将能源从低价期间转移到高价值期间的能力。

但这篇论文也指出，与有助于避免资本密集型容量投资的储能系统创造的价值相比，这些价值是次要的。

这项基于容量扩展模型的研究旨在找到在假设的低碳电源系统中集成电池储能系统的成本最低的方法，并得出了四个关键结论：

首先，如上所述，随着可变的可再生能源发电在电力供应中所占份额的增加，储能系统的经济价值也随之不断提高。

其次，由于针对同一电网服务的各种储能资源之间的竞争，储能系统经济价值随着其普及率的增加而下降。

第三，随着储能系统部署普及率的提高，其大部分经济价值被认为与其取代投资可再生能源发电设施和天然气发电设施以及容量输送需求的能力有关。

最后，研究得出的结论是，如果不进一步降低储能系统部署成本，只有在可再生能源发电量占50%～60%的电网中，规模相对较小的短期储能系统才具有成本效益。

麻省理工学院能源推广中心研究员Jesse Jenkins说，“随着部署越来越多的储能系统，其附加的储能价值稳步下降。这造成了电池成本下降和储能系统价值下降之间的竞争，我们的研究论文表明，如果电池储能系统要在电力系统中发挥重要作用，电池成本必须继续下降。如果达到了未来的成本预测(4小时储能系统的成本降到150美元/kWh)，那么这种情况将更有利于储能系统被采用。”

研究报告作者强调，他们的研究结果表明需要改革电力市场结构或合同惯例，以使储能开发商能够利用储能系统替代发电和输电能力的潜在价值实现货币化，研究人员将其描述为其经济可行性的核心组成部分。

Mallapragada说：“实际上，很少有直接市场将储能系统提供的容量替代价值实现货币化。这取决于他们的设计和市场规则，容量市场可能会也可能不会在峰值电力需求期间提供电力的储能系统提供充分补偿。”他还强调了储能开发商和公用事业公司能够通过将储能系统与风力发电和太阳能发电的开发部署相结合来获取容量替代价值的方式。

然而研究还表明，在某些情况下，风力发电和太阳能发电成本的持续下降实际上可能对储能价值产生负面影响，进而要求降低储能成本。

麻省理工学院的博士后研究员Nestor Sepulveda说：“人们普遍认为电池储能系统是与风力发电设施和太阳能发电设施是互补的。我们的研究结果表明这是一个事实，而在其他所有条件相同的情况下，更多的太阳能和风能发电量将带来更大储能价值。考虑到风能和太阳能的长期成本下降，我认为这是储能技术开发商的重要考虑因素。”

研究还表明，风力发电和太阳能发电力成本与储能系统价值之间的关系很复杂。

Mallapragada说，“由于储能系统的大部分价值来自容量推迟，因此在开始这项研究时，我当时认为风力发电和太阳能发电的成本越低，储能系统的价值就越低。但我们的研究表明，情况并非总是如此。在某些情况下，例如输电容量延期的增加等其他因素提高了储能系统的整体价值。”

当然，越来越多电池储能系统将与天然气发电厂直接竞争，以期在电力需求峰值期间提供必要和可靠的容量。然而研究人员发现，用电池储能系统取代天然气发电设施并不是那么简单。

研究人员发现，具体来说，部署的电池储能系统1MW装机容量并不替代天然气发电厂的1MW装机容量。其原因是，与大多数电池储能系统相比，天然气发电厂运行的时间更长。而电池储能系统的持续放电时间越长，它们的价值就越高，尽管有时附加值不足以补偿增加的部署成本。

此外，研究表明，随着储能系统试图取代更多的天然气发电设施，这种容量替代率实际上正在下降。

Jenkins解释说：“有些调峰天然气发电厂每年可能运行一到两次，一次只运行几个小时。但也有一些天然气发电厂可能会连续运行12到16个小时，这就需要电池储能系统具有更大的储能容量才能可靠地替代天然气发电设施。”

研究发现，持续放电时间对于替换天然气发电设施至关重要，但是持续放电时间更长的电池储能系统所带来的额外成本可能会超过其增加的价值。

Mallapragada说：“从电力系统脱碳的角度来看，这表明需要成本更低的储能技术，以便可以经济有效地部署更长的时间，以替代可调度的化石燃料发电设施。”