美國國家可再生能源實驗室的研究人員日前釋出一份研究報告。對於在風力發電設施和太陽能發電設施不可用的情況下，哪種能源技術能夠提供最低的成本來為美國西部互聯電網提供電力進行了研究與調查。他們假設可再生能源發電的普及率為85%，報告指出，地下儲氫技術和具有碳捕獲儲存的天然氣聯合迴圈發電廠是持續放電時間為120小時儲能應用中價格最低的選項。
黃色區域是美國西部電網服務區域
美國國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員評估了大多數長時儲能(LDES)技術的成本和效能。還研究了峰值發電廠，以幫助電力系統應對極高水平的可再生能源發電量。研究發現，鑑於當前和未來的投資成本情景，地下儲氫技術和聯合迴圈(NGCC) 天然氣發電廠具有碳捕集和儲存(CCS)技術為120小時持續放電時間的儲能應用中，可以提供最低的平準化能源成本(LCOE)。而抽水蓄能發電設施、壓縮空氣儲能系統、電池儲能系統是持續放電時間為12小時平準化能源成本(LCOE)最低的儲能解決方案。
研究人員Chad Hunter在接受媒體採訪時說：“由於儲能技術將與其他低碳發電技術（如NG-CC和CCS）競爭，可以在風力發電和太陽能發電不足的情況下為電網供電，因此我們對它們進行了比較。這使得我們能夠快速比較在以前的分析中沒有研究的技術。”
在技術和經濟方面分析考慮了美國西部互聯電網中採用的長時儲能系統和靈活發電技術。西部互聯電網是一個從加拿大西部延伸到加利福尼亞州的廣域同步電網，可再生能源發電量在該地區電力結構中佔85%的份額。
Hunter解釋說：“長時儲能系統需要更大的儲能量容量，並以典型的充電或放電速率可以持續放電數天、數週甚至更長時間。而在這項研究中，靈活的發電設施和長時儲能系統發電裝置的總裝機容量為100MW，在峰值和負荷範圍內，與目前的化石燃料發電廠的規模保持一致。”
長時儲能系統可以在12小時到7天的持續放電時間內提供額定功率，並且平準化能源成本(LCOE)是針對當前和未來的投資成本計算的。
根據美國國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員的分析，對於最長7天的持續放電時間，天然氣聯合迴圈(NGCC)發電廠是成本最低的解決方案。而對於12小時持續放電時間這個最低的門檻，成本最低的一些選項分別是壓縮空氣儲能（CAES）系統、鋰離子電池儲能系統、釩氧化還原液流電池系統、抽水蓄能發電設施，這主要是由於與電力相關的投資成本適中，並且效率高。
Hunter解釋說：“電池儲能系統可能會在未來的電網規模儲能系統中發揮重要作用，特別是如果電池成本繼續像在過去十年中看到的那樣快速下降的話。而持續放電時間較短的電池儲能系統將得到低成本的長時儲能技術的補充，例如地下儲氫技術。”
對於持續放電時間超過四天的長時儲能系統，成本最低的儲能解決方案是絕熱壓縮空氣儲能(D-CAES)、天然氣聯合迴圈(NGCC)發電廠、天然氣燃氣輪機(NG-CT)、鹽穴儲氫設施，以及重型車輛採用的質子交換膜(HDV-PEM)燃料電池。他們還確定抽水蓄能設施和質子交換膜(HDV-PEM)燃料電池分別在12小時和120小時的持續放電時間的應用中提供最低的平準化能源成本(LCOE)。
Hunter表示：“儘管具有地下儲氫系統和天然氣聯合迴圈(NGCC)發電廠系統是支援持續放電時間超過36小時應用場景的成本最低的技術，但也存在一些挑戰。首先，這兩種技術在短時儲能應用中（少於12小時）提供最低成本，而在可再生能源發電份額更多的時候，這兩種技術可能會主導儲能市場。因此，儲能技術的發展需要由其他部門或用例驅動，例如在重型卡車運輸中使用質子交換膜(HDV-PEM)燃料電池或者為工業應用部署天然氣聯合迴圈(NGCC)發電廠。”
該研究團隊表示，在持續放電時間超過大約48小時的情況下，可以最大限度地減少儲能投資，並且平準化能源成本(LCOE)對儲能系統的儲能容量的成本比對裝機容量的成本更敏感。該團隊在一篇名為“支援高可變可再生能源電網的長時儲能和靈活發電技術的技術經濟分析”論文中介紹了其研究結果。
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