中國儲能網(wǎng)訊：近期，全球長時儲能委員會（LDES Council）發(fā)布了其第一份長時儲能助力凈零排放的年度報告《凈零電力——可再生電網(wǎng)長時儲能》。該報告基于長時儲能委員會成員的廣泛研究和合作，報告認為：到 2040 年，全球可部署 1.5-2.5 TW 和 85-140 TWh 的長時儲能，屆時將能儲存全球用電量的10%。這些儲能容量投資需求1.5-3萬億美元，到2040年可產(chǎn)生大約1.3萬億美元的投資回報。該報告由LDES與麥肯錫合作發(fā)布，CWEA特編譯供參考。
凈零電力——可再生電網(wǎng)長時儲能報告
Net-zero power – Long duration energy storage for a renewable grid
https://www.ldescouncil.com/insights
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報告執(zhí)行摘要
世界并沒有走上將全球溫度上升限制在1.5攝氏度的軌道。為了實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的承諾，必須做出重大努力來減少所有行業(yè)和領(lǐng)域的排放。電力領(lǐng)域約占全球排放量的三分之一，將成為全球脫碳的核心，許多人認為電力行業(yè)需要在2040年前實現(xiàn)凈零排放。
與鋰離子電池技術(shù)和氫能解決方案一樣，LDES技術(shù)可以在提供幾小時到幾周的靈活性方面發(fā)揮關(guān)鍵和獨特的作用。
因此，創(chuàng)新的解決方案對于應對電力行業(yè)的三個關(guān)鍵挑戰(zhàn)至關(guān)重要：1、發(fā)電量增加兩倍以滿足不斷增長的電力消費，2、將電力系統(tǒng)從化石燃料發(fā)電轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕茉窗l(fā)電，3、滿足轉(zhuǎn)型所需的社會和經(jīng)濟成本。
本報告基于超過1萬個成本和性能數(shù)據(jù)點，研究后表明，長時儲能技術(shù)（LDES）與其他技術(shù)如鋰離子（Li-ion）電池和氫輪機一樣，在提升可再生能源發(fā)電份額增加所需的系統(tǒng)靈活性和穩(wěn)定性方面可以發(fā)揮關(guān)鍵作用。
長時儲能技術(shù)（LDES）包括一系列的技術(shù)，能夠以有競爭力的成本和規(guī)模長期儲存各種形式的電能。這些技術(shù)可以在需要時釋放電能——數(shù)小時、數(shù)天甚至數(shù)周——以滿足長期的系統(tǒng)靈活性需求，它不像鋰離子電池那樣只是一種短期解決方案。目前各種LDES技術(shù)處于不同的成熟度和市場準備程度。本報告重點關(guān)注相對新興的機械儲能、熱能儲能、化學和電化學儲能技術(shù)，而非鋰離子電池、可調(diào)度氫能資產(chǎn)和大規(guī)模地面抽水蓄能（PSH）等技術(shù)。
全球預計LDES部署情況（抽水蓄能除外）
大型可再生能源電力的快速整合及其固有的可變性質(zhì)給電力系統(tǒng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，包括潛在的供需不平衡、傳輸流量模式的變化，隨著化石燃料發(fā)電提供的內(nèi)在慣性的消失，可能會出現(xiàn)更大的系統(tǒng)不穩(wěn)定性。所有這些問題，都需要有新的解決方案來創(chuàng)造不同時段的電力供應和需求的靈活性——日內(nèi)、多日/多周甚至季節(jié)性調(diào)節(jié)。
2018年前，2018-2021年LDES行業(yè)的全球投資額（單位：百萬美元）
LDES可以作為有效的解決方案之一，因為LDES技術(shù)需要采用低邊際成本來儲存電力：它們可以使儲存的電力數(shù)量和吸收或釋放的速度脫鉤；它們是廣泛部署且可擴展的；與升級輸配電網(wǎng)相比，LDES技術(shù)所需的準備時間則相對較短。因此，人們對這些技術(shù)的投資興趣越來越大。目前，有超過5 GW和65 GWh的LDES已宣布或已經(jīng)投入使用。
2021年，2030年，2040年LDES容量預測
這一發(fā)展速度還只是剛剛開始！通過建模預測，到2040年，LDES有可能在全球部署1.5至2.5 TW的容量，這是今天已部署的全部儲能容量的8-15倍。同樣，到2040年，LDES可以部署85至140太瓦時（TWh）的能量容量，所能存儲的電量占全部電力消耗的將近10%。這相當于1.5-3萬億美元的累計投資，并有望到2040年創(chuàng)造1.3萬億美元的潛在價值。
這些數(shù)字的規(guī)模反映了LDES技術(shù)的多種用途，以及它們在平衡電力系統(tǒng)和提高其效率方面所能發(fā)揮的核心作用。包括支持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，鞏固企業(yè)的購電協(xié)議（PPA），以及為偏遠或不可靠的電網(wǎng)行業(yè)優(yōu)化能源供給。同樣，在離網(wǎng)系統(tǒng)中，使用LDES也有很大的潛力，這些離網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性較低，目前還嚴重依賴化石燃料。但到目前為止，最大的部署比例預計將與大宗電力系統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)移、容量置備和輸配電優(yōu)化等核心任務有關(guān)。
總而言之，LDES在許多情況下提供了低成本的靈活性解決方案，雖然不一定適合所有的情況。為了在2040年之前實現(xiàn)電網(wǎng)成本最優(yōu)的脫碳，仍然需要部署一套多樣化的解決方案。當然，大規(guī)模部署LDES的好處是巨大的。據(jù)估計，到2040年，LDES的部署可能導致每年避免15至23億噸的二氧化碳當量（GtCO2eq）的排放，相當于今天電力行業(yè)總排放量的10%至15%左右。僅在美國，到2040年，部署LDES可以使實現(xiàn)完全脫碳的電力系統(tǒng)的總成本每年減少約350億美元。
要實現(xiàn)如此大規(guī)模的部署，需要大幅降低LDES技術(shù)的成本。LDES委員會成員公司提供的預測數(shù)據(jù)顯示，這些成本降低是可以實現(xiàn)的，并且這一下降曲線與其他新興能源技術(shù)的學習曲線類似，如太陽能光伏和風力發(fā)電的成本下降曲線。反過來，成本的降低取決于研發(fā)（R&D）、容量大小以及制造領(lǐng)域規(guī)模效率的改善。同樣，LDES的總部署還與電力領(lǐng)域的脫碳速度以及風光等可再生能源（RE）發(fā)電技術(shù)的部署情況密切相關(guān)。
雖然LDES技術(shù)仍處于萌芽狀態(tài)，但預計未來幾年的部署速度會加速。根據(jù)模型顯示，在快速脫碳的情景下，到2025年預計將有30至40GW的裝機容量，約1TWh的能源容量。當可再生能源在大宗電力系統(tǒng)中達到60%至70%的市場份額時，將達到LDES的一個關(guān)鍵里程碑。一些具有高氣候雄心的國家預計在2025年至2035年之間達到60%-70%的可再生電力目標。這將大大促進LDES的廣泛部署，使其作為最低成本的靈活性解決方案。
然而，想要實現(xiàn)這些目標，還需要政府采取行動以幫助降低成本，并調(diào)動必要的投資，釋放出市場信號，使投資者能夠看到在LDES上可獲得有吸引力的回報。一個積極有效的政府生態(tài)系統(tǒng)將包括實施：1、長期的系統(tǒng)規(guī)劃，2、早期的補償機制，以減少投資者在市場處于起步階段時的不確定性，以及3、支持性的政策、法規(guī)和市場設計。其中，長期的系統(tǒng)規(guī)劃，包括明確的可再生能源目標，是建立投資者信心的關(guān)鍵。對早期部署和擴大規(guī)模的有針對性的支持，則有助于啟動市場，并觸發(fā)LDES成本曲線。最后，支持性的市場設計，如容量機制以及獲取LDES全部價值的政策等，將使投資者能夠貨幣化他們的支出。這些措施加在一起，最終將有助于確保以最低的社會成本實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。
關(guān)于LDES委員會
LDES 委員會是一家由各電力能源企業(yè)CEO組成的一個組織，為政府、電網(wǎng)運營商和主要電力用戶提供關(guān)于部署長時儲能的基于事實的指導。LDES 委員會涵蓋廣泛的儲能創(chuàng)新技術(shù)，包括機械儲能、熱儲能、電化學及其他化學解決方案等。其成員包括技術(shù)創(chuàng)新者、能源用戶和各類投資者。
LDES 委員會的使命是通過零碳的長時儲能來替代化石燃料的使用并滿足高峰需求。通過結(jié)合電力供應的靈活性、運營商的可負擔性和用戶的可靠性這三者，以進一步減少全球碳排放，從而幫助到 2040 年實現(xiàn)電網(wǎng)體系的凈零排放。該委員會還將為行業(yè)提供教育和宣傳服務，以幫助推動采用LDES 并加速碳中和。
LDES Long duration energy storage 長時儲能委員會成員
