CAISO和MISO中短持续时间(SD)、长持续时间(LD1和LD2)和季节性存储(SS)的标准化充电状态(SOC)。具有100%可再生能源组合的CAISO上设备的标准化SOC。具有100%可再生能源组合的MISO上设备的标准化SOC。SOC = 1(暗红色)表示存储设备已满。SOC = 0(浅红色)表示存储设备为空。信用:国家可再生能源实验室随着各州向100%可再生能源运营的目标迈进，储能将是实现更多样化电力供应的关键。但是没有任何一项技术能够满足我们所有的储能需求。相反，根据国家可再生能源实验室(NREL)最近在《能源与环境科学》杂志上发表的题为“高和超高无碳和可再生能源系统的最佳储能组合”的分析，储能解决方案组合对未来能源系统最具经济意义。
“事实是，每个能源系统都是不同的，有不同的需求、可再生能源的部署、天气等。该论文的主要作者、NREL研究员奥马尔·盖拉说。“我们发现，在高再生系统上，储能可以在不同的时间尺度和经济环境下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
格拉和研究人员约书亚·艾希曼和保罗·登霍姆使用了一个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，除其他因素外，地理差异会极大地影响储能投资组合。例如，加州独立系统运营商(CAISO)电网是太阳能驱动的，在该模型中，释放季节性存储约50天，以覆盖冬季月份，而风力驱动的中大陆独立系统运营商(MISO)可以部署更短持续时间的季节性存储(但仍比大多数当前部署的存储技术长得多)，容量为5–14天。
存储技术面临着电力和能源两个方面的效率和资本成本的基本权衡，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)存储具有较高的效率，但也具有较高的能源相关成本，而像压缩空气或热泵这样的长期(日内)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%可再生的电力系统，我们需要意识到什么样的存储组合最适合哪个位置或系统。成本，包括避免二氧化碳排放的成本，随着存储组合的选择而有很大不同，”格拉说。
随着CAISO(顶部)和MISO(底部)系统接近100%可再生运行，可再生能源的削减开始下降，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。信贷:100%可再生能源的国家可再生能源实验室存储产品组合
研究人员为超高可再生系统得出了一些令人惊讶的结果:随着系统接近100%可再生运行，其存储组合中越来越多的部分将受益于多日至季节性存储容量。这是因为剩余负荷和可再生资源的供应越来越不匹配。然而，在像CAISO这样的网格上，较短持续时间的存储在平滑太阳日波动方面更有效。
随着季节性存储在接近100%可再生系统时成为更大的参与者，另一个令人惊讶的策略出现了，存储到存储的充电在经济上变得有利。结果，可再生能源的削减开始下降，因为更多的可再生能源可以用于储存。超高再生系统的这些动态说明了竞争因素如何广泛影响最佳存储组合。
对电力行业的影响
这项研究的结果对于系统运营商、技术开发商、电力供应商和更广泛的行业来说都是非常重要的。对这些群体来说，主要的信息是，一个理想的储能产品组合在不同地区可能会有很大的不同，而且会随着可再生能源的比例而变化。随着越来越多的城市和州设定清洁能源目标，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领域，以及它如何融入他们的系统。
下一步是什么？
既然研究人员已经确定了存储部署中的巨大成本差异，未来的工作将侧重于对存储价值进行更全面的评估。
“我们需要一个更全面的方法，”格拉说。“存储技术非常灵活，可以用于各种网格服务。我们的下一步将是了解完整的能源存储优势，为最佳存储产品组合提供信息。”
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