储能成本下降的速度够快吗?
简而言之,成本正在下降,但尚未低到足以仅凭一己之力实现100%可再生能源电网的程度。2022年一项关于电池储能系统(BESS)的评估证实,电池在关键电网服务中已具备经济可行性,例如削峰填谷(降低需求峰值)和负荷转移(储存廉价电能供后续使用)[2]。然而,同一项评估也指出了主要障碍:扩大生产规模、确保长期可靠性以及实现技术可持续性[2]。换言之,尽管单位成本在下降,但构建完全可再生能源电网的系统总成本仍然高昂。
2020年对美国西部电网的一项全生命周期分析揭示了一个关键细节:即便配备储能系统,碳定价仍是削减排放最有效的单一杠杆[4]。该研究发现,仅关注发电成本的模型会低估总排放量18%至29%,原因在于这些模型忽略了储能设施建设与维护过程中产生的供应链排放[4]。这意味着储能成本下降固然有益,但必须与碳税等政策相结合,才能让完全由可再生能源构成的电网既经济实惠又真正清洁。
还有哪些储能选项可以填补空白?
电池并非唯一的解决方案。2022年的一篇论文提出了“虚拟储能”——一种利用现有电力系统控制手段,在不增加硬件成本的情况下模拟实体电池稳定效果的方法[1]。该技术从区域间电力流动的自然差异中获取“免费”能量,有效提升电网在频率稳定性受损前可承载的可再生能源发电量[1]。尽管虚拟储能无法将能量储存供后续使用,但它能减少对昂贵实体储能和备用容量的需求,使可再生能源电网在短期内更具可行性。
针对偏远或离网场景,目前正在探索将电池与氢储能相结合的混合系统。2022年一项针对加拿大独立住宅的研究发现,配备柴油备用电源的太阳能+电池系统比太阳能+氢能系统更具经济性[5]。但研究作者指出,氢能技术仍在发展中,未来其成本有望大幅下降[5]。这表明,完全依赖可再生能源的电网可能需要多种储能方式的组合——电池用于短期平衡,氢能用于季节性储能,虚拟储能则用于保障电网稳定性。
存储是否是实现完全可再生能源电网的唯一缺失环节?
不。一篇2023年的论文指出,未来的电网必须从根本上重新设计,而非仅仅加装储能设备[3]。作者提出了“以社区为中心的异步电网”——本质上是由微电网构成的网络,这些微电网既能独立运行,也可协同工作,并利用先进的电力电子技术处理100%的可再生能源[3]。他们强调,电网韧性(抵御极端天气和网络攻击的能力)与可靠性(维持供电稳定)是两回事,而仅靠储能无法解决任何一方的问题,必须配合更智能的控制算法和去中心化的架构[3]。
这与生命周期研究的结论一致:系统层面的规划比任何单一技术都更为关键[4]。2020年的分析表明,储能的排放影响在很大程度上取决于其部署方式——包括选址位置、替代对象以及配套政策[4]。因此,尽管储能成本下降至关重要,但这只是更大拼图中的一块,还需电网重构、政策支持以及多种储能技术的协同配合。
本文引用的文献
电网级虚拟储能推动可再生能源渗透率提升
虚拟储能可通过利用现有控制系统提供频率稳定性,在不增加物理硬件成本的前提下提升可再生能源的渗透率。
可再生能源利用中的电池储能技术综述
电池储能在削峰填谷和电网稳定方面已具备成本效益,但规模化、可靠性和可持续性仍是关键挑战。
展望未来可再生与韧性电网——由可再生能源、储能与电力电子技术驱动的电网革命
实现100%可再生能源电网,不仅需要更多储能设施,还需要配备先进电力电子技术的、以社区为中心的微电网。
电网规模下可再生能源、储能与碳定价方案的生命周期温室气体影响
碳定价是推动减排的最强动力;忽略供应链排放的模型会将总排放量低估18%–29%。
适用于加拿大独立住宅的混合可再生能源系统:氢能与电池储能方案
对于加拿大一处偏远住宅而言,太阳能-电池-柴油系统比太阳能-氢能-柴油系统更为经济,但氢能成本预计将会下降。
