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风力发电、太阳能发电与电池储能系统如何混合部署?

作者:刘伯洵 来源:中国储能网 发布时间:2019-12-16 浏览:
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中国储能网讯:市场竞争是技术创新的催化剂。凭借数十年来用于便携式电子产品的技术和应用实践,越来越多地用于电动汽车和公共汽车。而锂离子电池的价格稳步下降,也为电池储能系统在电网中的应用铺平了道路。

早期推出的储能系统规模相对较小。随着电池价格的下降,它们的体积和容量都有所增长,并开辟了新的市场。现在一些电池储能系统能够在更长的时间管理和应对风能和太阳能的间歇性。如今,容量更大的储能系统正在规划和开发中,但其进展仍取决于电池成本。

作为全球最大的风力涡轮机制造商Vestas Wind Systems公司的全资能源分析子公司,Utopus Insights公司的科学家研究了将风力发电+储能系统或太阳能发电+储能系统相结合的混合能源的特性。尽管行业人士几乎只专注于将太阳发电设施能与电池储能系统的配套部署,但令人惊讶的是,风力发电设施与储能系统配套部署具有独特的优势。在大多数情况下,风力发电设施与储能系统使用的时间多于太阳能+储能项目。

这个研究结果是有意义的。电力需求峰值期间通常在日落时开始,而风可能会继续吹。因此,太阳能发电需要更多的“提升和转移”,因为在峰值期间必须通过电池储能系统提供更多的电能。

重要的是,将风能和太阳能结合使用可以进一步提高满足峰值需求的容量。由于这两种可再生能源可以在发电时间上相互补充,因此提高了供电可靠性。

正如选择股票和债券的组合可能会减少金融投资的波动性一样,使可再生能源发电形式多样化,并将其与适当的电池储能系统配套部署,是确保在峰值期间提供足够能源的好方法。当然,风力发电设施和太阳能发电设施的最佳混合取决于当地的气候和峰值电力需求。

Utopus Insights公司正在开发的发电量预测和储能优化技术,对于使这种混合部署可再生能源发电设施实现其最大价值至关重要。混合部署可再生能源发电设施可以在需求峰值期间可靠地供电,从而无需使用成本高昂的调峰天然气发电设施。这将是淘汰化石能源发电的开端。

实施能源转型的时间表与电池成本下降的速度直接相关。自2010年以来,彭博新能源财经跟踪调查的电动汽车电池成本以每年约20%的速度下降。尽管大多数观察家预测,这种迅速下降势必很快就会放缓,但Utopus Insights公司研究人员认为,电池继续快速降低成本的条件已经具备。

研究人员已经评估了锂离子电池各种应用的累积生产量与成本(经验曲线)的可用数据。便携式电子产品电池的学习率很高(学习率是每增加一倍生产量导致成本降低的百分比)约为30%。

其调查数据可以追溯到上世纪90年代中期。调查表明,电动汽车的电池和电网规模电池储能系统的学习率要低得多,约为18%至20%。但是,随着生产量的增加,这些学习率已与理想的约30%的学习率趋于一致。

实际上,目前电动汽车电池在全球所有锂离子电池的年度需求中占主导地位,许多分析师认为,这将导致电网规模储能系统的电池价格下降。如果对学习率的分析是正确的,并且在电动汽车市场蓬勃发展和日益激烈的竞争推动了电池生产量的增长,预计未来几年电池成本将以每年约20%的复合率持续下降。

电网规模电池储能系统将受益于相关产品成本降低和电池技术的改进。较低的成本将使电池储能系统在供电网络中无处不在,尤其是在发电厂。

为什么风力发电+储能项目较少部署?

为什么很多能源厂商通常部署太阳能+储能项目,却很少部署风力发电+储能项目?

人们担心,由于全球许多国家和地区的政府部门提供可再生能源投资的激励措施,通常在电网规模电池储能系统出现之前就已经提供,可能会对这一不断增长的市场造成不利影响。例如在美国,太阳能的投资税收抵免(ITC)优惠将电池储能系统纳入在内,而风力发电的生产税收抵免(PTC)则不包括在内。

此外,投资税收抵免(ITC)将在2022年之前可以降低储能项目成本的10%,然后一直保持在这一水平,而生产税收抵免(PTC)则于2020年到期。最近,以美国风能协会为代表的美国风力发电行业一直在倡导将风力发电纳入投资税收抵免(ITC)政策中,寻求在风力发电和太阳能发电在激励方式上实现更多平等。

在全球范围内,需要确保补贴和信贷不会对储能部署造成不利影响或阻碍;他们应该鼓励对储能应用方面的投资,但并确定具体技术或设计。能源厂商还必须认真考虑相关法规。例如在许多市场中,储能系统被归类为发电设施,以阻止输电和配电运营商在电力系统中拥有或运营储能资产。

政策制定者、立法者和监管者可以通过重新考虑市场设计和投资激励措施来促进这些可喜的变化,以鼓励整合新的储能技术,并让市场力量确立其真正价值。

随着清洁能源转型的好处越来越明显,业界人士呼吁探索更大的政策变化。例如,这些措施可能包括分阶段取消对化石燃料的补贴,逐步提高碳税价格,以及增加用于扩展或补充锂离子电池功能的储能技术的研究资金。

清洁能源开始取代化石燃料为电网供电,价格越来越低的锂离子电池正在加速这一趋势,将太阳能和风能转化为可靠的能源。事实上,电池储能系统可以储存任何来源的电能,并在电网中断或峰值期间释放电能。它们可以减少输电线路的拥塞。此外,还提供辅助服务,以提高电力系统的电能质量和可靠性。这些多重利益可以实现货币化和组合,从而增加投资的吸引力。

这些发展预示着强大的经济力量将推动即将到来的能源转型。鉴于对电池成本持续快速下降的预测,未来几年将取得显著进展。新的风力发电和太阳能发电设施将更多地与电池储能系统配套,并加快淘汰或改造传统的化石能源发电厂。

工业规划者和管理者应预见到电力的生产和分配将会发生快速变化,并且目前仍依赖化石燃料发电的运输、供热、工业等行业领域的电气化进程将更加迅速。而主要依靠太阳能和风能的能源部门,将朝着拥有更丰富和可持续的清洁能源迈出一大步,从而满足紧迫的环境要求。

关键字:电池储能系统

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