儲(chǔ)能成本再降90%可實(shí)現(xiàn)100%可再生能源電力

近日有最新研究表明，儲(chǔ)能成本需再降90%才可實(shí)現(xiàn)100%可再生能源電力。

可再生能源+儲(chǔ)能成本

麻省理工學(xué)院能源研究副教授Jessika Trancik近日在Joule雜志上發(fā)表新研究成果：儲(chǔ)能成本降到什么程度才能實(shí)現(xiàn)100%可再生能源電力?Trancik的團(tuán)隊(duì)選擇了四個(gè)地點(diǎn)(亞利桑那州、愛(ài)荷華州、馬薩諸塞州和德克薩斯州)為分析模型，分別對(duì)僅有光伏、僅有風(fēng)能、風(fēng)光混合搭配兩種不同儲(chǔ)能技術(shù)的系統(tǒng)，運(yùn)行20年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后得出結(jié)論：可再生能源+儲(chǔ)能系統(tǒng)中儲(chǔ)能容量成本需降至20美元/kWh(約人民幣141元/kWh)，才能實(shí)現(xiàn)100%可再生能源。這意味著目前的儲(chǔ)能成本還要再降90%。這個(gè)價(jià)格完全可以實(shí)現(xiàn)，但大家對(duì)于何時(shí)才能實(shí)現(xiàn)存在較大分歧，部分人預(yù)估到2030年才能實(shí)現(xiàn)。

此外研究還表明：風(fēng)能+太陽(yáng)能混合儲(chǔ)能的模型中儲(chǔ)能成本最優(yōu)，為10-20美元/kWh，與成本為0.075美元/kWh的核電站提供的電力相當(dāng)。而若要與調(diào)峰天然氣發(fā)電廠0.077美元/kWh的成本競(jìng)爭(zhēng)，儲(chǔ)能容量成本必須低于5美元/kWh(儲(chǔ)能功率成本為1000美元/kW)。

多種儲(chǔ)能技術(shù)成本趨勢(shì)

儲(chǔ)能技術(shù)有兩個(gè)關(guān)鍵特征功率容量和能量容量，分別對(duì)應(yīng)了單位功率成本和單位能量成本。在電力成本中儲(chǔ)能容量成本比儲(chǔ)能功率成本更為關(guān)鍵。該研究重將儲(chǔ)能技術(shù)分為兩類(lèi)。

一類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)采用高功率成本(1000美元/千瓦)和低儲(chǔ)能容量成本(20美元/千瓦時(shí))進(jìn)行建模。其中包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、和一些液流電池等，這些電池利用大量溶解在水中的廉價(jià)和豐富的元素來(lái)儲(chǔ)存能量。它們的能量密度通常比第二類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)更低，但由于它們的儲(chǔ)能容量成本更便宜，更利于應(yīng)用在長(zhǎng)時(shí)間電網(wǎng)儲(chǔ)能。

二類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)采用相對(duì)較低的電力功率成本(700美元/千瓦)和較高的容量成本(150美元/千瓦時(shí))進(jìn)行建模。這類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)包括先進(jìn)的鋰離子電池、其他電化學(xué)產(chǎn)品、飛輪儲(chǔ)能和超級(jí)電容器等，它們更適合于短時(shí)間、高功率的應(yīng)用，比如電動(dòng)汽車(chē)或電器。據(jù)此前報(bào)道到2030年，固定應(yīng)用的鋰離子電池的總安裝成本將下降到145美元/kWh~480美元/kWh，但取決于電池的化學(xué)性質(zhì)。鋰離子電池下降空間是有限的。

研究人員通常將儲(chǔ)能技術(shù)的原材料成本視為其總成本的最低限制條件，因?yàn)橹圃旌瓦\(yùn)輸成本可以隨著規(guī)模的擴(kuò)大而降低，但材料成本卻很難控制，僅鋰離子電池所涉及的材料成本就很高，這些材料可能永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到20美元/kWh。不過(guò)降至150美元/kWh的范圍內(nèi)是可行的。(未來(lái)很快就會(huì)有幾個(gè)GW的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池退役，這種退役電池仍有剩余價(jià)值，目前各國(guó)正在研究將它們用于電網(wǎng)儲(chǔ)能，這樣儲(chǔ)能成本可進(jìn)一步降低)

Irena的報(bào)告曾提到：兩種主流液流電池技術(shù)——全釩液流電池和鋅溴液流電池——在2016年的總安裝成本在315美元-1680美元/kWh之間，到2030年，他們的成本預(yù)計(jì)將降至108美元-576美元/kWh之間。”這也在我們的目標(biāo)范圍內(nèi)。(目前有些液流電池企業(yè)已經(jīng)聲稱(chēng)要突破這個(gè)價(jià)格。)高溫鈉硫電池和鈉鎳電池也已經(jīng)存在一段時(shí)間了，它們到2030年成本可降低75%。

其中鈉硫電池安裝成本降低到120-330美元/kWh之間，同時(shí)，鈉鎳高溫電池的儲(chǔ)能安裝成本可能會(huì)從目前的315-490美元/千瓦時(shí)，到2030年將降至130美元-200美元/千瓦時(shí)之間。

壓縮空氣儲(chǔ)能的成本是相對(duì)固定的，因?yàn)樗鼈冎饕蕾?lài)于輸送空氣的空間。一般的安裝成本估計(jì)約為50美元/kWh，如果有現(xiàn)成的空間可利用，儲(chǔ)能成本可能會(huì)降至40美元/kWh。

還有一些儲(chǔ)熱方案，比如目前越來(lái)越流行將電作為熔鹽中的熱量?jī)?chǔ)存，據(jù)報(bào)道儲(chǔ)能成本低至50美元/千瓦時(shí)。

參考文獻(xiàn)：Storage Requirements and Costs of Shaping Renewable Energy Toward Grid Decarbonization