加州計(jì)劃在2045年之前消除化石燃料發(fā)電廠的碳排放，因此將會(huì)加快太陽(yáng)能發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)部署。這些趨勢(shì)表明，與目前安裝的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)相比，電網(wǎng)將受益于持續(xù)放電時(shí)間更長(zhǎng)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
不過，究竟部署多少儲(chǔ)能系統(tǒng)是一個(gè)問題，因?yàn)榻跊]有部署長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)跟蹤記錄，而且許多潛在的儲(chǔ)能技術(shù)在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用案例數(shù)量比較有限。今年早些時(shí)候，加州監(jiān)管機(jī)構(gòu)提出了到2026年需要部署將近1GW長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)要求。
但加州儲(chǔ)能聯(lián)盟的一份最新分析報(bào)告表明，到2030年，加州還需要部署更多的儲(chǔ)能系統(tǒng)：到2030年實(shí)現(xiàn)部署裝機(jī)容量為11GW儲(chǔ)能系統(tǒng)目標(biāo)，到2045年實(shí)現(xiàn)部署裝機(jī)容量為45GW到55GW儲(chǔ)能系統(tǒng)。調(diào)研機(jī)構(gòu)Strategen公司通過更精細(xì)的時(shí)間粒度對(duì)加州電網(wǎng)的未來發(fā)展進(jìn)行建模，并且對(duì)聲稱能有效存儲(chǔ)5小時(shí)、10小時(shí)和100小時(shí)電力的新興儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行了更詳細(xì)成本假設(shè)。
加州儲(chǔ)能聯(lián)盟政策經(jīng)理Jin Noh說：“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署需要比我們想象還要快，儲(chǔ)能資源需求如此之高，以至于我們現(xiàn)在必須開始穩(wěn)步采購(gòu)，以實(shí)現(xiàn)2045年清潔能源目標(biāo)。”
不同的模式，不同的結(jié)果
監(jiān)管機(jī)構(gòu)加利福尼亞公共事業(yè)委員會(huì)使用Resolve模型進(jìn)行長(zhǎng)期規(guī)劃，該模型專門用于高度可再生能源系統(tǒng)的投資規(guī)劃。但是，該模型使用37個(gè)獨(dú)立日的“智能采樣”來創(chuàng)建潛在風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、水力發(fā)電和負(fù)載狀況的匯總帳戶。
不過，該框架并沒有追蹤到可能會(huì)制約電網(wǎng)的那種極端條件，比如持續(xù)的熱浪天氣或太陽(yáng)能發(fā)電量長(zhǎng)期不足。
Noh說：“找到這些代表性的日子并進(jìn)行平均計(jì)算，可能就會(huì)錯(cuò)過一些真正推動(dòng)投資需求的異常事件。”
為了解決這個(gè)問題，該研究使用了GridPath模型，該模型允許對(duì)每年的每個(gè)小時(shí)進(jìn)行連續(xù)建模。研究報(bào)告的作者指出，這樣做可以捕獲較長(zhǎng)時(shí)間的能量轉(zhuǎn)移動(dòng)態(tài)。這種方法計(jì)算量更大，因此加州儲(chǔ)能聯(lián)盟只對(duì)2030年和2045年所需的增加量進(jìn)行了建模。該分析不包括輸電限制。
加州儲(chǔ)能聯(lián)盟的研究還深入研究了一系列長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，分別為5小時(shí)、10小時(shí)和100小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)建立了可概括成本假設(shè)。儲(chǔ)能系統(tǒng)成本假設(shè)是另一個(gè)經(jīng)常爭(zhēng)論的話題，選擇不切實(shí)際的假設(shè)，那么模型最大限度地減少儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用。但就成本結(jié)構(gòu)而言，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)幾乎沒有公開記錄。
借助全年的每小時(shí)的模型以及更詳細(xì)的技術(shù)資料，建模人員應(yīng)用了加利福尼亞州向無(wú)碳能源過渡的參數(shù)，以了解投資哪種儲(chǔ)能組合更有意義。
儲(chǔ)能時(shí)間更長(zhǎng)
目前在美國(guó)，鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)占據(jù)了儲(chǔ)能部署的絕大部分容量，具有成本效益的典型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的持續(xù)放電時(shí)間為4小時(shí)。Strategen公司究預(yù)計(jì)，隨著加利福尼亞州電網(wǎng)向其清潔能源目標(biāo)邁進(jìn)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)將最終挑戰(zhàn)這一主導(dǎo)市場(chǎng)地位。
Strategen公司的基本模型選擇了鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為2020年到2030年的主要儲(chǔ)能資源，但長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)將主導(dǎo)2030年至2045年儲(chǔ)能部署。
這個(gè)基本方案要求到2045年部署的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量將達(dá)到45GW，而其中包括部署裝機(jī)容量為10GW鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。在碳排放目標(biāo)更嚴(yán)格的情況下，需要部署裝機(jī)容量為55GW長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)。而通過對(duì)太陽(yáng)發(fā)電量較低的時(shí)段進(jìn)行規(guī)劃，部署長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量為49GW。
這個(gè)基本案例設(shè)想在未來十年內(nèi)鋰離子儲(chǔ)能系統(tǒng)將保持領(lǐng)先地位，而隨著太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施部署的加速，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)將在2030年之后占據(jù)主導(dǎo)地位。通常選擇的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)是指抽水蓄能設(shè)施，這是加利福尼亞公共事業(yè)委員假設(shè)包括的持續(xù)放電時(shí)間最長(zhǎng)的儲(chǔ)能資源。
加州儲(chǔ)能聯(lián)盟在其發(fā)布的一份新聞稿中表示，55GW對(duì)于儲(chǔ)能部署來說是一個(gè)驚人數(shù)字，并指出這將是2010年以來加州累計(jì)部署儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量的150倍。
研究報(bào)告的作者計(jì)算得出，實(shí)現(xiàn)基本案例的擴(kuò)展，到2045年每年將節(jié)省15億美元，這主要是因?yàn)榻档腿萘砍杀?。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)將捕獲原本會(huì)被削減的太陽(yáng)能發(fā)電量，并在需要時(shí)以比替代容量資源支付更少的費(fèi)用。
有些政策必須改變
加州長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能開發(fā)商面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是，目前客戶沒有真正的理由開發(fā)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。該州致力于確保足夠容量的資源充足計(jì)劃。
研究報(bào)告指出，“根據(jù)這一規(guī)則，任何超過4小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)樵黾诱{(diào)度能力而獲得額外的容量費(fèi)用，并且任何長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)都將無(wú)法獲得其他收益履行其容量義務(wù)。”
迄今為止，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的開發(fā)和部署在尋找客戶方面一直停滯不前，例如Joshua Tree公園附近的一個(gè)抽水蓄能設(shè)施開發(fā)項(xiàng)目。而長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能開發(fā)商也許不得不等待客戶要求部署長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。今年秋天，一些社區(qū)選擇聚合商招標(biāo)采購(gòu)到2026年交付的持續(xù)放電時(shí)間為8小時(shí)或時(shí)間更長(zhǎng)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
Noh指出，更改4小時(shí)持續(xù)放電時(shí)間的規(guī)則將是一個(gè)很好的開始。該研究報(bào)告還建議將加州的資源充足性規(guī)劃與其長(zhǎng)期資源組合模型相結(jié)合。
