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未来可持续发展场景下电池和储能的应用场景展望

返回列表来源:柏艾斯 发布日期:2021-04-08 08:45:09浏览:-查看手机网址
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在我们的手机、笔记本电脑和汽车中,都少不了电池的身影,电力存储已经无处不在。需求电气化以及发电快速脱碳的要求使得电力存储成为能源转型的关键步骤。

今天,全世界范围与能源转型相关的年总储能需求已经接近200GWh,其中超过四分之三的新增容量用于交通运输,也就是我们熟知的电动汽车行业。

图1  当前和SDS场景中对电池的主要应用需求

展望2040年,在国际能源署设定的可持续发展场景(SDS)中,电池和其他存储技术的部署水平和适用范围将大幅扩大:近1000万GWh蓄电量将满足多个行业的电力需求。

如此庞大的存储量都是从哪来的呢?快和小编一起看看吧。

1、电动汽车的电池和储能

理论上讲,电能储存可以与任何能源服务相结合,但是交通部门的电气化特别依赖于电池技术的发展。

虽然目前上路的电动汽车仅占总车辆的1%(年销量的3%以下),但在SDS情景中,电动汽车充电电池将成为最大的单一电力需求来源。预估到2050年,这一比例将占全球总需求的5%左右。

为了支持SDS情景中的大规模运输电气化,至2040年,乘用车和商用轻型车辆所需的电池数量将增加100倍,而重型车辆所需的电池数量将增加14倍。同时随着电池成本下降、性能提高以及平均电池组尺寸增加,电动汽车的行驶里程数和性能也随之提高。

以下数据可能给你更直观的感受:

自2010年以来,电动汽车电池的单位成本已经下降了85%;

轻型乘用车和商用车的平均电池组现在比2018年多携带20%的能量;

电池尺寸平均尺寸增大30%。

2、固定应用中的电池和储能

全球电力总存储容量不足200GWh,其中抽水蓄能发电(PSH)占90%以上,而电池仅占不到3%。但是PSH技术的发展受站点位置、长时间工期等因素限制。相反,电池在固定式能量存储应用中的使用呈指数增长。

在所有可用电池中,锂电池占据主要的市场地位,除PSH以外,锂离子技术的变体占新能源存储装置的90%以上,而飞轮和超级电容器等短期技术则低于2%。

图2  2019年储能技术的装机容量

随着市场、产品和服务的多样化,用电不均匀性将对现有电网产生更大冲击。因此,人们对电力系统灵活性与可调性提出了更高的要求。在电力供应和需求都存在不确定性和多变性的情况下,我们需要的是用电端能根据供应端的调度及时响应调节,从而保持电力供需平衡。

图3  2012、2019年储能技术的应用

在SDS情景中,电池存储已成为这种灵活性的主要提供者,到2040年,容量将从2019年的6GW增加到550GW。

除此之外。电池的模块化、交货时间短、适用范围广等优点,使得其具有深厚的发展潜力,预估到2040年电池存储容量将超过PSH。

3、电池和储能在能源转型中的其他作用

随着国家可再生能源发电比例的提高,灵活性需求转向更长时间段(数天或数周)。为了满足需求,人们越来越关注除锂离子以外的其它电池技术,例如如非常适合长时间供电的钠硫电池和更容易调节储能容量的液流电池。

根据SDS情景,到2030年,全球电动汽车电池将存储16,000GWh的能源,约为当前全球存储容量的100倍。这些漫游电池接入电网后,可以在适当的时候通过智能充放电提高电网柔性,使其容纳更高比例的可变可再生能源,并减少上游发电和网络基础设施的需求。

在电网可再生能源份额高或总体需求低的时期,鼓励充电将是管理电动汽车充电模式的关键。到2030年,若是没有进行相关管理,主要电动汽车市场(中国、欧盟和美国)的平均夜间高峰需求量可能会上升到4-10%。

现代社会对可靠电力供应的依赖度越来越高,而电动汽车和固定式电力存储市场的增长将使电池在未来变得更加重要,若是电能存储技术能够突破,能源转型计划将取得质的飞跃。

参考资料:

IEA《Innovation in batteries and electricity storage》

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