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美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員對大多數(shù)長期能源存儲(LDES)技術(shù)的成本和效益進行了評估。他們還對柔性發(fā)電廠進行了研究，以幫助電力系統(tǒng)應(yīng)對極高水平的可再生能源滲透。同時，考慮到當前和未來的資金成本情況，他們發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)氫存儲和采用碳捕獲存儲(CCS)技術(shù)的天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)發(fā)電廠是120小時續(xù)航應(yīng)用中平準化能源成本(LCOE)水平最低的，而抽水蓄能、壓縮空氣和蓄電池，則是12小時續(xù)航應(yīng)用中最廉價的解決方案。
“由于儲能技術(shù)將與NG-CC和CCS等低碳發(fā)電技術(shù)競爭，在無風(fēng)能和太陽能的情況下為電網(wǎng)提供電力，因此，我們在此篇論文中將它們?nèi)窟M行了比較”，研究人員Chad Hunter告訴《光伏雜志》記者。“這使得我們可以對論文發(fā)表前沒有在同一分析中考慮到的技術(shù)進行快速比較。”
這項技術(shù)-經(jīng)濟分析還考慮了長期能源存儲(LDES)技術(shù)和美國西部互聯(lián)電網(wǎng)的柔性發(fā)電技術(shù)。西部互聯(lián)電網(wǎng)是一個從加拿大西部延伸到墨西哥加利福尼亞半島的廣域同步電網(wǎng)，在該地區(qū)的電力結(jié)構(gòu)中占可再生能源的85%。
“長期能源存儲需要龐大的能量容量，其標準的充放電率可以持續(xù)續(xù)航幾天、幾周甚至更長的時間”，科學(xué)家們解釋說，“在這項研究中，柔性發(fā)電廠和長期能源存儲系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備的規(guī)模為100兆瓦，處于當前電廠規(guī)模的峰值和負荷響應(yīng)范圍之內(nèi)。”
LDES系統(tǒng)的額定供電時間從12小時到7天不等，其平準化能源成本（LCOE）是依據(jù)當前和未來的資金成本進行計算的。
通過他們的分析，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，在最長7天的續(xù)航時間里，采用CCS技術(shù)的NG-CC電廠是最廉價的解決方案，而對于最低門檻12小時續(xù)航時間，成本最低的選項是壓縮空氣存儲(CAES)、 鋰離子電池、釩氧化還原液流電池、 抽水蓄能(PHS)和抽水熱能存儲(P-TES)，他們表示，這主要是因為以上幾項技術(shù)的電力相關(guān)資金成本適中，且往返效率較高。
“電池很可能在未來的電網(wǎng)儲能中發(fā)揮重要作用，特別是如果電池價格像我們過去十年看到的那樣繼續(xù)暴跌的話”Hunter解釋說，“低成本的長期存儲技術(shù)，如地質(zhì)氫存儲技術(shù)等，將作為短期電池存儲技術(shù)的有效補充。”
對于四天以上的能源存儲技術(shù)來說，成本最低的解決方案是傳熱壓縮空氣儲能(D-CAES)、 NG-CC、采用CCS技術(shù)的NG-CC、天然氣渦輪(NG-CT)、鹽穴氫存儲和重荷載車輛質(zhì)子交換膜(HDV-PEM)可充電燃料電池。他們還確定了抽水蓄能和采用鹽穴存儲技術(shù)的HDV-PEM燃料電池，分別是12小時短期續(xù)航和120小時長期續(xù)航時間里，平準化能源成本最低的兩種技術(shù)。
“在支持高可變可再生能源(VRE)電網(wǎng)持續(xù)時間超過36小時的技術(shù)中，盡管地質(zhì)儲氫系統(tǒng)和采用CCS技術(shù)的天然氣系統(tǒng)是成本最低的兩個技術(shù)選項，但它們也同時存在著一些問題”，NREL的研究團隊表示，“首先，這兩種技術(shù)都不能提供最低成本的短期存儲(12小時)，而在達到高VRE滲透率之前，短期存儲將會是存儲市場的主導(dǎo)技術(shù)；因此，要讓市場接受、采納和學(xué)習(xí)這兩項技術(shù)，就必須由其他部門或使用一些案例來進行推動，例如，在重型卡車中使用HDV-PEM燃料電池或在工業(yè)應(yīng)用中部署CCS等。”
NREL團隊還表示，在持續(xù)時間超過約48小時的情況下，最小化存儲資本非常經(jīng)濟實用，LCOE對存儲能源容量成本比存儲電力容量成本更為敏感。該研究小組最近發(fā)表在《焦耳》雜志上的《關(guān)于支持高可變可再生能源電網(wǎng)的長期能源儲存技術(shù)和柔性發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟分析》一文中，也提到了他們的研究發(fā)現(xiàn)。
原標題：高可再生能源系統(tǒng)最廉價的長期存儲技術(shù)解決方案
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