在我們的手機(jī)、筆記本電腦和汽車中，都少不了電池的身影，電力存儲(chǔ)已經(jīng)無處不在。需求電氣化以及發(fā)電快速脫碳的要求使得電力存儲(chǔ)成為能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵步驟。
今天，全世界范圍與能源轉(zhuǎn)型相關(guān)的年總儲(chǔ)能需求已經(jīng)接近200GWh，其中超過四分之三的新增容量用于交通運(yùn)輸，也就是我們熟知的電動(dòng)汽車行業(yè)。
圖1 當(dāng)前和SDS場(chǎng)景中對(duì)電池的主要應(yīng)用需求
展望2040年，在國(guó)際能源署設(shè)定的可持續(xù)發(fā)展場(chǎng)景(SDS)中，電池和其他存儲(chǔ)技術(shù)的部署水平和適用范圍將大幅擴(kuò)大：近1000萬GWh蓄電量將滿足多個(gè)行業(yè)的電力需求。
如此龐大的存儲(chǔ)量都是從哪來的呢？快和小編一起看看吧。
1、電動(dòng)汽車的電池和儲(chǔ)能
理論上講，電能儲(chǔ)存可以與任何能源服務(wù)相結(jié)合，但是交通部門的電氣化特別依賴于電池技術(shù)的發(fā)展。
雖然目前上路的電動(dòng)汽車僅占總車輛的1%(年銷量的3%以下)，但在SDS情景中，電動(dòng)汽車充電電池將成為最大的單一電力需求來源。預(yù)估到2050年，這一比例將占全球總需求的5%左右。
為了支持SDS情景中的大規(guī)模運(yùn)輸電氣化，至2040年，乘用車和商用輕型車輛所需的電池?cái)?shù)量將增加100倍，而重型車輛所需的電池?cái)?shù)量將增加14倍。同時(shí)隨著電池成本下降、性能提高以及平均電池組尺寸增加，電動(dòng)汽車的行駛里程數(shù)和性能也隨之提高。
以下數(shù)據(jù)可能給你更直觀的感受：
自2010年以來，電動(dòng)汽車電池的單位成本已經(jīng)下降了85%；
輕型乘用車和商用車的平均電池組現(xiàn)在比2018年多攜帶20%的能量；
電池尺寸平均尺寸增大30%。
2、固定應(yīng)用中的電池和儲(chǔ)能
全球電力總存儲(chǔ)容量不足200GWh，其中抽水蓄能發(fā)電（PSH）占90％以上，而電池僅占不到3％。但是PSH技術(shù)的發(fā)展受站點(diǎn)位置、長(zhǎng)時(shí)間工期等因素限制。相反，電池在固定式能量存儲(chǔ)應(yīng)用中的使用呈指數(shù)增長(zhǎng)。
在所有可用電池中，鋰電池占據(jù)主要的市場(chǎng)地位，除PSH以外，鋰離子技術(shù)的變體占新能源存儲(chǔ)裝置的90％以上，而飛輪和超級(jí)電容器等短期技術(shù)則低于2％。
圖2 2019年儲(chǔ)能技術(shù)的裝機(jī)容量
隨著市場(chǎng)、產(chǎn)品和服務(wù)的多樣化，用電不均勻性將對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)產(chǎn)生更大沖擊。因此，人們對(duì)電力系統(tǒng)靈活性與可調(diào)性提出了更高的要求。在電力供應(yīng)和需求都存在不確定性和多變性的情況下，我們需要的是用電端能根據(jù)供應(yīng)端的調(diào)度及時(shí)響應(yīng)調(diào)節(jié)，從而保持電力供需平衡。
圖3 2012、2019年儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用
在SDS情景中，電池存儲(chǔ)已成為這種靈活性的主要提供者，到2040年，容量將從2019年的6GW增加到550GW。
除此之外。電池的模塊化、交貨時(shí)間短、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，使得其具有深厚的發(fā)展?jié)摿?，預(yù)估到2040年電池存儲(chǔ)容量將超過PSH。
3、電池和儲(chǔ)能在能源轉(zhuǎn)型中的其他作用
隨著國(guó)家可再生能源發(fā)電比例的提高，靈活性需求轉(zhuǎn)向更長(zhǎng)時(shí)間段（數(shù)天或數(shù)周）。為了滿足需求，人們?cè)絹碓疥P(guān)注除鋰離子以外的其它電池技術(shù)，例如如非常適合長(zhǎng)時(shí)間供電的鈉硫電池和更容易調(diào)節(jié)儲(chǔ)能容量的液流電池。
根據(jù)SDS情景，到2030年，全球電動(dòng)汽車電池將存儲(chǔ)16,000GWh的能源，約為當(dāng)前全球存儲(chǔ)容量的100倍。這些漫游電池接入電網(wǎng)后，可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候通過智能充放電提高電網(wǎng)柔性，使其容納更高比例的可變可再生能源，并減少上游發(fā)電和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的需求。
在電網(wǎng)可再生能源份額高或總體需求低的時(shí)期，鼓勵(lì)充電將是管理電動(dòng)汽車充電模式的關(guān)鍵。到2030年，若是沒有進(jìn)行相關(guān)管理，主要電動(dòng)汽車市場(chǎng)（中國(guó)、歐盟和美國(guó)）的平均夜間高峰需求量可能會(huì)上升到4-10％。
現(xiàn)代社會(huì)對(duì)可靠電力供應(yīng)的依賴度越來越高，而電動(dòng)汽車和固定式電力存儲(chǔ)市場(chǎng)的增長(zhǎng)將使電池在未來變得更加重要，若是電能存儲(chǔ)技術(shù)能夠突破，能源轉(zhuǎn)型計(jì)劃將取得質(zhì)的飛躍。
參考資料：
IEA《Innovation in batteries and electricity storage》
翻譯丨連林雯
