到2050年,美国住宅、商业和工业部门的储能电池的经济潜力高达每小时490千兆瓦,是今天装机容量的300倍。但是,根据国家可再生能源实验室(NREL)的最新阶段的存储未来研究,只有一小部分可以被客户采用。


NREL技术报告《分布式太阳能和存储前景》的主要作者Ashreeta Prasanna说,通过在我们的模型中实施新的电池能力,我们能够进行情景比较,发现电池成本和备用电源的价值是分布式存储部署的重要驱动力。

较低的电池成本和高价值的备用电源影响了分布式存储的部署

该研究提供了首批公布的分布式电池存储部署的估计值之一。NREL的分析团队还包括Kevin McCabe、Ben Sigrin和Nate Blair,他们模拟了在几种情况下,直至2050年美国客户对电池储能系统与太阳能光伏发电的采用情况,,其结果有助于为技术性电网基础设施的规划提供信息,以获取日益增长的分布式发电的好处并减轻其挑战。


电池储能的崛起


向分布式能源资源(DERs)的广泛过渡正在发生。世界各地的家庭和企业正在采用DERs来降低他们的能源费用和遏制碳排放。地方政策制定者已经制定了雄心勃勃的能源和气候目标;由于气候变化和天气灾害,电网的弹性越来越受到关注;更多的社区面临着高能源负担。


此外,联邦能源管理委员会第2222号令使DER能够与传统能源资源一起参与区域有组织的批发市场。


所有这些因素都促进了DER部署的增加,包括电池。随着电池存储成本的下降,客户开始将电池与分布式太阳能配对。根据Wood Mackenzie的数据,到2020年底,美国的表后电池容量总计近1千兆瓦。


虽然DER为客户和电网提供了许多好处,如高峰负荷转移,但将这些资源整合到电力系统中给电力公司带来复杂的挑战。输电系统的设计并没有考虑到分布式发电,预测DER的采用潜力可以提供一个了解分布式发电的窗口,并有助于为未来的电力系统规划提供信息。


自下而上的建模用于自下而上的发电


NREL的开源分布式发电市场需求(dGen)模型使用自下而上、基于代理的方法和空间分辨率的数据来模拟客户对分布式太阳能、风能和存储的采用。


在存储未来研究的这个阶段,该模型被修改以模拟表后电池存储的技术、经济和市场潜力。

较低的电池成本和高价值的备用电源影响了分布式存储的部署

dGen与NREL的系统顾问模型(SAM)互通,该模型模拟能源技术的性能和效率,包括计算投资回收期的现金流分析,这是客户决定采用某种技术的重要考虑因素。


通过与SAM的对接,dGen为美国的住宅、商业和工业实体建立了光伏加电池存储系统的成本效益和客户采用情况的模型,其中包括不同的技术成本、存储估值、激励和补偿。由此得出的采用上限和下限揭示了客户在决策中考虑最多的问题。


较低的电池成本,较高的备用电源价值推动了部署


在所有2050年的方案中,dGen为分布式电池存储和光伏发电建立了巨大的经济潜力。假设电池成本适度下降和备用电源价值较低的情况下,存储容量有114千兆瓦的经济潜力--比现在增加90倍。当电池成本大幅降低,备用电源的价值翻倍时,经济潜力增加到245千兆瓦。


然而,只有7%的估计容量被客户采用。这一差异主要是由于分布式光伏加电池存储系统的投资回报期较长,2030年住宅部门平均为11年,商业部门为12年,工业部门为8年。


"估计的采用潜力转化为不到20%的市场潜力,客户不太愿意投资于一个需要很长时间才能盈利的系统。" Prasanna说。


根据具体的费率结构或激励计划,示范部署因地而异,但通常由电池成本和备用电源的价值驱动。在全国范围内也有类似的趋势,较低的电池成本和高的备用电源价值增加了部署。

较低的电池成本和高价值的备用电源影响了分布式存储的部署

光伏和电池相互推动采用


研究中的一些发现表明,光伏和电池是一种经济的搭配。因为一个平均的光伏加电池存储系统比单纯的光伏配置要大,电池存储增加了光伏容量和系统的经济价值。


在参考或基线情景下,预计2050年的年度光伏安装总量中,约34%-40%与电池共同使用。这一比例也是由较高的备用电源价值和较低的技术成本所驱动。


与仅有电池技术的成本降低相比,光伏和电池存储技术的综合成本降低推动了更多的采用。当两种技术的成本都降低时,更多的客户采用光伏加电池系统,在2050年部署增加106%。


Prasanna说:"在dGen中开发和实施分布式存储技术的过程中,发现了与表后电池存储采用有关的额外问题和所需的研究能力。将需要对dGen进行额外的增强,以探索研究问题,如预测社区规模DER和存储容量的采用及其对配电网的影响,探索分布式和公用事业规模存储之间的权衡,以及DER在支持向非碳化经济过渡中的作用。"



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