美国能源部国家可再生能源实验室 (NREL) 在其存储未来系列中发布了第六篇《广泛存储部署对电网运营的影响》一文。

 

该文章旨在分析储能对电网的一些影响，在2050年向五个独特的情景发展。分析的情景包括参考情景，情景假设等，NREL检查了以下四种情况：

 

低成本电池

低成本光伏

高天然气成本和低成本电池方案

零碳

 

如上表 A-1 所述，参考情景也包括大量风能和太阳能——分别占美国全部电力的20.4%和28.8%。

 

在高天然气/低电池成本情景中，五种情景中的太阳能光伏发电预测范围从 28.8%的低点到46%的高点不等。

 

值得注意的是，零碳路径预测太阳能发电总量在五种情景中排名第三，为 33.4%。在这种情况下，太阳能与最高风量相辅相成，为37.3%。

 

储能发电容量从213GW到932GW不等，平均持续时间从4.7到6.5小时不等。

 

下图显示了随着时间的推移，可以看到到2040年安装的电池寿命最长，而且产品总量最高。

 

 

在94%的可再生电力零碳情景中，电池的总存储量从1.3TWh到6TWh。几年前，另一组研究人员认为，美国可以通过大约5.4TWh的储能达到80%的风能和太阳能。

 

该文指出，因为风能和太阳能一直在运行，并且需要满足电网需求，导致全年几乎每天24 小时都有大量弃用风能和太阳能的现象，电池的实际使用量低于其他情况。

 

此外，随着可再生能源数量的增长，由于太阳能的日常可预测性，储能的充电需求与太阳能发电曲线最为一致。而风力发电通常会连续数天过度发电，远远超过本文考虑的每小时储能持续时间。

 

可预期的是，尽管储能的容量在所有场景中都相对较低——实际输出电力所耗费的时间仅为10-20%。

 

 

上图显示了额外的储能如何减少化石燃料发电机启动的次数，避免启动大大降低了提供能源的总体成本，以及燃烧化石释放的颗粒量。

 

平均而言，储能还提高了电力利用率，这些利用率因地点而异，一些地区的电力需求量要远大于本地供给。还可以看到，到2050年接近100%清洁能源，昼夜存储（12 小时或更长时间的输出）确实有越来越多的机会。但是，本文并没有分析长期储能。

 

值得一提的是，目前人们可以以略高于10亿美元的价格购买价值3.08GWh 的Tesla Megapacks。以这些价格计算，6 TWh将耗资约2万亿美元。2021年美国的国内生产总值约为23万亿美元。