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能量储存与可再生能源可以帮助实现清洁能源电网

在深脱碳能源系统利用高渗透的变量可再生能源(VRE),能量储存需要保持灯开着,当太阳的电流不闪烁,没风的——当一代从这些VRE资源较低或高的需求。麻省理工学院能源计划的未来储能研究表明能量储存的必要性,探讨了通路使用VRE资源和存储到2050年将达到脱碳电力系统有效。

“能量储存的未来。”多学科的一份新报告来自麻省理工学院能源倡议(想要),敦促政府投资在复杂的规划分析工具,操作,和监管的电力系统为了有效地部署和使用存储。因为存储技术将有能力替代或补充电力系统的所有其他元素,包括生成、传输、和需求响应,这些工具对电力系统设计师至关重要,在未来运营商和监管机构。研究还建议额外支持补充人员和upskilling项目在州和联邦监管机构的水平。

能量储存为何如此重要?

想要报告显示,储能使深脱碳可靠的电力系统负担得起。“化石燃料电厂运营商历来对电力需求——在任何给定的时刻——通过调整电网供电的流入,”说想要导演罗伯特·阿姆斯特朗,雪佛龙的化学工程教授和主席储能研究的未来。”但VRE资源,比如风能和太阳能依靠每日和季节性变化以及天气波动;他们并不总是可以分派到电力需求。我们的研究发现,能量储存可以帮助VRE-dominated电力系统电力供需平衡,同时保持可靠性成本效益的方式,这反过来又可以支持许多最终用途的电气化活动超出了电力行业。”

为期三年的研究旨在帮助政府、产业和学术界图路径来开发和部署电能存储技术作为一种鼓励电气化和脱碳整个经济,同时避免过度或不公平的负担。

美国专注于三个不同的地区,研究显示需要不同的能量存储和电力系统设计方法在不同地区的国家。使用建模工具来注意到2050年,该研究小组还将超越美国,新兴市场和发展中经济体(EMDE)国家,特别是由印度。

这些发现强调了在EMDE国家存储可以发挥强大的作用。这些国家将看到巨大的电力需求的增长在未来30年里,由于整体经济迅速扩张和增加空调等electricity-consuming技术的采用。特别是研究电话注意关键作用电池存储在网格脱碳EMDE缺乏低成本的国家天然气和目前依赖煤炭发电。

作者发现投资在VRE结合存储支持新的煤炭发电技术在中期和长期在印度,尽管现有煤电厂可能持续,除非被迫由碳定价等政策措施。

“发展中国家是一个至关重要的全球脱碳挑战的一部分,”罗伯特·斯托纳说,科技副主任想要,该报告的作者之一。“我们的研究显示如何利用可再生能源的成本下降和存储在未来几十年成为气候领导人不牺牲经济发展和现代化。”

研究了四种存储技术:电化学、热、化学和机械。其中的一些技术,如锂离子电池、抽水蓄能水电、和一些热存储选项,被证明和用于商业部署。报告建议政府研发活动集中在其他存储技术,这就需要进一步发展在可在2050年或更早——其中,项目推进替代电化学存储技术,依靠地球上充足的材料。它也表明政府的激励措施和机制,奖励成功但不要干扰项目管理。

报告呼吁联邦政府改变一些规则存储技术示范项目,使更多的项目。政策要求分摊费用,以换取知识产权,该报告认为,阻碍了知识的传播。该报告主张联邦要求示范项目,与美国其他实体分享信息。

报告说许多现有核电站被关闭可以转化成有用的能量储存设施取代他们的化石燃料锅炉蓄热器和新蒸汽发生器。这个改造可以使用商用技术和可能吸引工厂业主和社区——使用资产,否则被废弃的电力系统除去碳素。

研究还考察氢和得出结论,其用于存储可能取决于在多大程度上氢用于整体经济。广泛使用的氢,报告说,未来将由制氢成本、运输和存储,通过创新的步伐氢最终用途的应用程序。

想要研究预测分布的批发价格每小时或每小时边际价值的能源将会改变深脱碳电力系统——更多小时的高价格非常低的价格和更多的时间相比,今天的批发市场。所以报告建议系统采用零售价格和零售负载管理选项,奖励所有消费者转移用电远离批发价格高企的时候显示货品稀缺,有时低批发价格信号丰富。

储能研究第九的未来想要的“未来的”系列中,探索复杂和重要的涉及能源和环境的问题。先前的研究都集中在核能、太阳能、天然气、地热能源、和煤(捕捉和封存的二氧化碳排放量),以及美国电网等系统。斯隆基金会和Heising-Simons基金会提供的核心能量储存研究的资金为想要的未来。想要成员Equinor和壳牌提供额外的支持。

来源:https://www.mit.edu/education/

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