NREL 分析表明，多种存储技术可以实现高可再生能源运营

随着各州朝着 100% 可再生能源运营的方向发展，储能将成为实现更可变电源的关键。但是，没有一种技术可以成为满足我们所有储能需求的灵丹妙药。

相反，根据最近发表在《能源》杂志上的题为“用于高和超高无碳和可再生能源系统的最佳能源存储组合”的国家可再生能源实验室 (NREL) 分析，一系列存储解决方案对未来的能源系统最具有经济意义。与环境科学。

“事实上，每个能源系统都是不同的，具有不同的需求、可再生能源部署、天气等，”NREL 研究员、论文第一作者 Omar J. Guerra 说。“我们发现，在高可再生系统的不同时间尺度和经济环境下，储能可以实现最低的能源成本，这意味着我们正在为未来的电网寻找储能技术的组合。”

存储技术权衡

Guerra 和研究人员 Joshua Eichman 和 Paul Denholm 使用定制的高分辨率优化模型来比较美国各地的储能组合。研究人员发现，地理差异等因素可以极大地塑造储能组合。例如，加利福尼亚独立系统运营商 (CAISO) 电网是太阳能驱动的，季节性存储放电约 50 天以覆盖模型中的冬季月份，而风力驱动的中大陆独立系统运营商 (MISO) 可以部署较短持续时间的季节性5-14 天的存储（但仍比大多数当前部署的存储技术长得多）。

CAISO 和 MISO 中短期 (SD)、长期（LD1 和 LD2）和季节性存储 (SS) 的归一化荷电状态 (SOC)。(a) CAISO 上具有 100% 可再生能源组合的设备的标准化 SOC。(b) 具有 100% 可再生能源组合的 MISO 设备的标准化 SOC。SOC = 1（深红色）表示存储设备已满。SOC = 0（浅红色）表示存储设备为空。

存储技术在电力和能源组件的效率和资本成本方面面临着根本的权衡，这正是多种技术有用的原因。像锂离子电池这样的短期（日内）存储具有更高的效率，但与能源相关的成本也很高，而像压缩空气或热泵这样的长期（每日）存储具有较低的能源相关成本，但效率较低。

“对于非常高或 100% 可再生能源系统，我们需要意识到哪种存储组合最适合哪些位置或系统。成本，包括避免 CO 2排放的成本，会因存储组合的选择而有很大差异，”Guerra 说.

100% 可再生能源的存储组合

研究人员对超高可再生能源系统产生了一些令人惊讶的结果：随着系统接近 100% 可再生能源运行，其存储组合中越来越多的部分将受益于多日到季节性存储容量。这是因为剩余负荷和可再生资源供应的季节性错配加剧。然而，在像 CAISO 这样的电网上，较短持续时间的存储在平滑太阳能的昼夜波动方面更有效。

当接近 100% 可再生能源系统时，季节性存储变得更大，另一个令人惊讶的策略出现了，其中存储到存储充电在经济上变得有利。因此，可再生能源限电开始下降，因为更多的可再生能源可以用于存储。超高可再生系统的这些动态突出了竞争因素如何广泛影响最佳存储组合。

随着 CAISO（顶部）和 MISO（底部）系统接近 100% 可再生能源运行，可再生能源的限电开始减少，因为季节性存储变得具有成本效益并增加了系统的存储容量。

对电力行业的影响

该研究的结果对系统运营商、技术开发商、电力供应商和更广泛的行业来说迫在眉睫。这些团体的主要信息是，理想的储能组合可能会因一个地区而异，并且会因可再生能源的百分比而异。随着越来越多的城市和州制定清洁能源目标，计划未来 10 年或 20 年的利益相关者应该关注更广泛的储能技术空间以及它如何适应他们的系统。

接下来是什么？

现在研究人员已经确定了存储部署的巨大成本差异，未来的工作将集中在对存储价值的更全面评估上。

“我们需要一种更全面的方法，”Guerra 说。“储能技术非常灵活，可用于各种电网服务。我们的下一步将是了解全方位的储能优势，为最佳储能组合提供信息。”