中国储能网讯:长时储能委员会(Long Duration Energy Storage Council) 首席执行官 Julia Souder 发表文章,题目是:Net zero’s missing link: Long duration energy storage(净零的缺失环节:长时储能)。
随着世界各国政府不断提高发展可再生能源的雄心,在日本举行的七国集团峰会上,成员国承诺到 2030 年将海上风电装机容量增加 150吉瓦,并将太阳能装机容量提高到 1太瓦,因此对灵活储能解决方案的需求至关重要。
目前,全球许多电网和基础设施都采用了短时储能技术,但在安全性、储能时间和预期生命周期价值方面存在局限性。长时储能 (LDES) 可以帮助应对这些挑战,同时为不同的行业和社区带来一系列好处。
LDES 技术可以长时间储存电力——从数小时、数天、数周、数月到季节性——以经济、灵活、可靠和可持续的方式储存风能、太阳能和其他清洁能源。许多 LDES 技术如今已经商业化,但要扩大到实现世界脱碳目标所需的水平,需要通过加速清洁能源转型的支持性政策来充分发挥 LDES 的潜力。
LDES 为能源和热力行业带来多重好处。首先,LDES 使风能和太阳能每小时和季节性可调度,平衡可再生能源的可变性以匹配负载和需求。LDES 通过提供能源转移服务减少对化石燃料发电厂的需求,即使在高负荷时期也能提供可靠和持续的电力,进一步促进低碳能源系统。实现全球社区脱碳, LDES 是一项必不可少的技术。
实现欧洲的可再生未来
欧盟委员会的 REPowerEU 计划通过可再生能源的推广、能源供应多样化来保障欧洲的能源安全。根据目前的计划,到 2030 年需要安装 1.2TW 的可再生能源装机,但这必须与储能相结合,才能确保欧洲能源系统能够有效运行。为了满足可再生能源的快速增长,LDES 委员会估计到 2030 年欧洲将需要超过 200GW 的储能。
虽然 REPowerEU 特别关注光伏、氢能和热泵的使用,并为其部署设定目标,但它未能对 LDES 设立相应的目标。欧盟政策必须激励多样化的 LDES 技术,以满足日内、多日和季节性存储需求的范围,提供欧盟满足其多样化系统需求所需的灵活性,才能成功过渡到净零未来。
LDES:多种技术路径
自 2019 年以来,政府和企业对 LDES 的投资承诺超过 580 亿美元。然而,这仅代表LDES技术应用真正潜力的一小部分。LDES 委员会进行的研究表明,到 2040 年,通过部署 8太瓦 的 LDES,市场规模有可能达到 4 万亿美元,从而节省 5400 亿美元的成本。
LDES 有大量的创新和多样性技术,包括四种主要的 LDES 技术类型(机械、电化学、化学和热)以及多种子技术类型。这使得 LDES 适用于许多不同的应用和地区,包括城市、农村还是偏远系统,以及工业和岛屿能源网络和各种类型的基础设施。
LDES 的未来:在全球范围内扩展 LDES 的挑战、障碍和市场机会
尽管 发展LDES 有许多积极因素,但要创建所需的生态系统,仍需克服重重障碍。随着世界各地电力和供热系统中可再生能源比例的增加,LDES 将需要更快地部署以提供系统灵活性、可靠性和稳定性。三个关键挑战是:电力供需失衡加剧、输电拥塞加剧以及系统惯性降低。
这些问题可以通过引入 LDES 多种技术来解决,从而在不同的时间跨度内为电力和热力部门提供灵活性,使可再生能源能够满足持续的需求。可变发电的起伏被拉平为一个持续的电源,在供应超过需求时通过 LDES 存储清洁能源,并在需求超过供应时释放清洁能源。
当前的输电和配电规划没有包含 LDES 的技术应用,比如提供额外可靠性和灵活性的一系列辅助服务(黑启动、负载跟踪、同步惯性、频率响应)。采用 LDES 的一个关键障碍是需要新的政策和法规。为了使 LDES 能够在 2026 年及以后支持能源系统的脱碳,需要政策和市场信号来刺激扩大规模、投资和采用。
大多数气候目标和现行政策都以 2030 年为目标,距离现在不到七年。为了真正实现经济脱碳和减少排放,今天必须改变政策才有望满足未来的需求。必须现在就开始扩大 LDES 价值和供应链以降低成本。
可以通过三种类型的政策支持LDES:长期市场信号、收入机制和直接技术支持。
长期市场信号为 LDES 提供了更安全的投资场景,因为它们提供了确定性和透明度,而更多的存储容量目标战略规划和更清晰的采购目标将有助于将 LDES 纳入电网规划,确保满足灵活性解决方案。碳定价和取消化石燃料补贴也有助于在未来几十年为储能技术创造公平的竞争环境。
收入机制对于提高客户和投资者的项目财务可行性是必要的,差价合约、设置价格上下限和 24/7 购买力协议 (PPA) 也都可以用来实现这一目标。这些工具提供了确保 LDES 得到补偿并提供财务回报的确定性。
另一种工具是可再生能源的小时级核算,而 LDES 可以提供相应的灵活性、安全性和可靠性。目前,按年计算供需的按生产量付费的可再生能源购电协议仅实现了承购商实际用电量的 40-70% 脱碳,同时使承购商面临市场价格波动风险。未来,随着可再生能源在全球发电容量中所占份额越来越大,24/7 清洁 PPA 提供了一种更精确的供需匹配方式。
最后,需要直接技术支持来加快公私合作伙伴关系,提供政府投资,并扩大需求和有针对性的招标以加速创新和交付。这对于验证需求并确保创新和现有技术能够扩展以满足不断增长的需求和所有经济体脱碳至关重要。
LDES 可以引领能源转型
监管机构和政策制定者应该立即采取行动支持清洁能源转型。通过在现有政策和目标的基础上增加具体的 LDES 目标,可以制定强有力的政策来支持长期储能技术的采购和规模化。
通过实现这些目标并通过适当的投资、政策支持和激励措施,LDES 成为当今可用的商业解决方案,产生巨大的环境和经济效益,创造了成本最优的净零能源系统,造福于世界各地的社区。