图形摘要。信用:DOI:10.1016/j . joule . 2021 . 06 . 018太阳能、风能和水能等可再生能源发电技术继续在全球获得普及。随着越来越多的可再生能源发电进入电网，这些清洁技术的成功将越来越依赖于支持发电可变性的长期储能解决方案的开发。国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员开发了一个严格的新存储财务分析场景工具(StoreFAST)模型来评估能源的水平化成本(LCOE)，也称为水平化存储成本(LCOS)。该模型可以在未来可再生能源渗透率达到85%的电网框架内发现潜在的长期存储机会。研究人员基于成功的氢金融分析场景工具(H2FAST)设计了StoreFAST，该工具由NREL在2015年创建，作为分析安装氢燃料站的金融方面的便利辅助工具。
“H2FAST模式非常灵活，”NREL的基础设施系统分析师Michael Penev说。“它对氢的使用没有任何固有的特殊性。例如，我们已经使用这个框架来分析长途卡车运输、氨生产、电动汽车充电等的成本。StoreFAST将这种分析的目标放在能量存储上，以计算不同系统的效率。”
StoreFAST是一种独特的技术经济工具，因为它可以并排分析储能系统和灵活的发电系统。该模型输出三个参数的视觉效果:LCOE、财务绩效参数和所有财务项目的时间序列图表。模型的主要输入包括系统功率输出容量、资本成本、运营和维护(O&M)成本、充电电力或燃料成本、存储持续时间和容量因素。
StoreFAST通过分析描述系统成本、性能和容量因素的关键参数，计算所有资本、运营、税收和融资支出的净现值除以系统的终身电力销售，从而提供了跨所有技术的一致比较。LCOE的这一定义对存储技术进行了一致的比较。
存储快速运行
最近的一篇Joule文章对各种存储技术进行了详细的技术经济评估。佩内夫在美国能源部氢和燃料电池技术办公室3月的H2IQ小时活动中展示了这项研究的结果，同时还展示了StoreFAST。NREL的研究人员使用存储快速模型分析了系统从12小时到几天甚至几天的存储时间。存储的额定持续时间定义为每个系统在向电网提供全额定功率时完全释放能量所需的时间。
Penev解释说:“我们的技术经济分析团队进行了严格的文献审查，并收集了行业和DOE对八种不同长寿命储能系统的当前成本特征和未来成本降低潜力的投入。“这些特征浓缩在模型中，分析师可以方便地将其与任何其他感兴趣的储能技术进行对比。”
研究发现，对于长时间的能量储存(例如，超过60小时)，具有地质储存的清洁氢系统和具有碳捕获和封存的天然气是成本最低的选择，无论系统成本是基于当前还是未来的技术。研究人员还模拟了一种创新的储能系统的成本，该系统使用为重型车辆设计的燃料电池，而不是传统的固定燃料电池，并发现该系统实现了13%-20%的低LCOE。
这项工作的资金由美国能源部能效和可再生能源战略分析小组办公室、氢和燃料电池技术办公室、太阳能技术办公室和风能技术办公室提供。除了佩涅夫，NREL的主要贡献者还包括查德·亨特、埃文·雷兹尼克和约书亚·艾希曼。
改善NREL的财务分析
除了StoreFAST和H2FAST，NREL还提供了电动汽车基础设施——财务分析场景工具(EVI-FAST)，该工具利用相同的框架来模拟电动汽车充电设备的并行场景。Joule最近的一篇文章回顾了EVI-FAST的分析，以确定美国电动汽车充电的LCOE。
NREL团队正在寻找新的方法来专门化FAST模型，用于未来的分析，包括将公式集成到Python中，以允许研究人员研究容量扩展和翻新。未来版本的模型将能够评估不同系统随时间的退化，并包括影响分析的统计数据。
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