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近期，麻省理工學(xué)院能源倡議（MITEI，The MIT Energy Initiative）發(fā)布未來研究系列報(bào)告《儲(chǔ)能的未來》。報(bào)告指出，2050年可再生能源發(fā)電有望取代化石燃料發(fā)電，部署不同類型的儲(chǔ)能技術(shù)可以優(yōu)化和利用不斷增長的可再生能源發(fā)電潛力。研究認(rèn)為，儲(chǔ)能對(duì)于創(chuàng)建負(fù)擔(dān)得起、可靠、深度脫碳的電力系統(tǒng)至關(guān)重要。作為麻省理工學(xué)院能源倡議的報(bào)告，支持儲(chǔ)能與可再生能源相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的脫碳。敬請(qǐng)閱讀。

在利用高比例可變可再生能源 (VRE) 的深度脫碳能源系統(tǒng)中，當(dāng)使用這些VRE資源發(fā)電時(shí)，需要儲(chǔ)能系統(tǒng)的參與，以便在風(fēng)光發(fā)電不夠的情況下又能在電力需求高的情況下保持家庭用電和電力流動(dòng)?！秲?chǔ)能的未來》研究，明確了對(duì)儲(chǔ)能的需求，并探索了使用 VRE 資源和儲(chǔ)能的途徑，從而實(shí)現(xiàn)到 2050 年電力系統(tǒng)的有效脫碳。

《儲(chǔ)能的未來》是MIT的多學(xué)科報(bào)告，它敦促政府投資用于電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)營和監(jiān)管的復(fù)雜分析工具，以便有效地部署和使用儲(chǔ)能。由于儲(chǔ)能技術(shù)將能夠替代或補(bǔ)充電力系統(tǒng)的所有其他要素，包括發(fā)電、輸電和需求響應(yīng)，因此這些分析工具在未來對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員、運(yùn)營商和監(jiān)管機(jī)構(gòu)至關(guān)重要。該研究還建議在州和聯(lián)邦層面的監(jiān)管機(jī)構(gòu)為補(bǔ)充人員配備和技能提升計(jì)劃提供額外的支持。

新的報(bào)告顯示，儲(chǔ)能系統(tǒng)使可靠電力系統(tǒng)的深度脫碳變得負(fù)擔(dān)得起。

“傳統(tǒng)上，化石燃料發(fā)電廠運(yùn)營商在任何特定時(shí)刻都可通過調(diào)整流入電網(wǎng)的電力供應(yīng)來響應(yīng)電力需求，”MITEI 主任 Robert Armstrong 說，他也是MIT化學(xué)工程教授和儲(chǔ)能未來研究的主席。“但風(fēng)能和太陽能等 VRE 資源取決于每日和季節(jié)性變化以及天氣波動(dòng)，這些資源并不總是可以隨時(shí)可滿足電力的需求。我們的研究發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)能可以幫助以 VRE 為主的電力系統(tǒng)平衡電力供需，同時(shí)以具有成本效益的方式保持其可靠性——這反過來又可以支持電力部門以外的諸多最終用途活動(dòng)實(shí)現(xiàn)電氣化。”

這項(xiàng)為期三年的研究旨在幫助政府、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界制定一條開發(fā)和部署電能存儲(chǔ)技術(shù)的道路，以鼓勵(lì)整個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)電氣化和脫碳，同時(shí)避免過度或不公平的負(fù)擔(dān)。

MIT的研究側(cè)重于美國的三個(gè)不同地區(qū)，表明不同地區(qū)需要采用不同的儲(chǔ)能和電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。使用建模工具展望 2050 年，研究團(tuán)隊(duì)還關(guān)注了美國以外的新興市場(chǎng)和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體 (EMDE)，特別是以印度為代表的國家。調(diào)查結(jié)果顯示，儲(chǔ)能在新興發(fā)展中國家可以發(fā)揮強(qiáng)大的作用。由于這些國家整體經(jīng)濟(jì)的快速擴(kuò)張，特別是空調(diào)等耗電產(chǎn)品的日益普及，預(yù)計(jì)這些國家的電力需求將在未來 30 年內(nèi)大幅增長。該研究尤其提出要關(guān)注電池儲(chǔ)能在一些缺乏低成本天然氣且目前主要依賴煤炭發(fā)電的發(fā)展中國家的電網(wǎng)脫碳中可以發(fā)揮的關(guān)鍵作用。

報(bào)告研究發(fā)現(xiàn)，印度從中長期來看可再生能源與儲(chǔ)能相結(jié)合的投資要比新的煤炭發(fā)電投資更受青睞，盡管現(xiàn)有的煤電廠可能會(huì)持續(xù)存在，只有出臺(tái)碳定價(jià)等政策措施才可能迫使煤炭的退出。

MITEI 科技部副主任、報(bào)告作者之一Robert Stoner表示。“發(fā)展中國家是全球脫碳挑戰(zhàn)的重要組成部分，我們的研究表明，這些國家可以在不犧牲經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化的情況下，利用未來幾十年不斷下降的可再生能源和儲(chǔ)能成本成為氣候領(lǐng)導(dǎo)者。”

該研究考察了四種存儲(chǔ)技術(shù)：電化學(xué)儲(chǔ)能（electrochemical）、熱儲(chǔ)能（thermal）、化學(xué)儲(chǔ)能（chemical）和機(jī)械儲(chǔ)能（mechanical）。其中一些技術(shù)，如鋰離子電池、抽水蓄能和一些熱儲(chǔ)能方法已經(jīng)過驗(yàn)證并可用于商業(yè)部署。該報(bào)告建議政府將研發(fā)工作重點(diǎn)放在其他儲(chǔ)能技術(shù)上，這些技術(shù)需要在 2050 年或更早之前得到進(jìn)一步的開發(fā)，其中包括推進(jìn)依賴地球豐富材料的替代電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的項(xiàng)目。該報(bào)告提出了一些政府激勵(lì)措施和機(jī)制，它們將獎(jiǎng)勵(lì)成功項(xiàng)目但又不干擾項(xiàng)目的管理。該報(bào)告還呼吁聯(lián)邦政府對(duì)一些管理技術(shù)示范項(xiàng)目的規(guī)則做出改變，以啟用更多的存儲(chǔ)項(xiàng)目。報(bào)告認(rèn)為，要求分?jǐn)偝杀疽該Q取知識(shí)產(chǎn)權(quán)的政策，會(huì)阻礙知識(shí)的傳播。該報(bào)告提倡示范項(xiàng)目的聯(lián)邦需求與其他美國實(shí)體共享信息。

報(bào)告稱，許多正逐步關(guān)閉的一些發(fā)電廠可以采用熱儲(chǔ)能技術(shù)和新的蒸汽發(fā)電機(jī)替換化石燃料鍋爐，從而轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫哪茉磧?chǔ)存設(shè)施。這種改造可以使用商業(yè)上可用的技術(shù)來完成，并且可能對(duì)工廠所有者和社區(qū)具有吸引力——重新利用在電力系統(tǒng)脫碳時(shí)可能會(huì)被廢棄的資產(chǎn)。

該研究還研究了氫氣在未來儲(chǔ)能中的應(yīng)用，報(bào)告認(rèn)為氫氣用于儲(chǔ)能前景可能取決于氫氣在整體經(jīng)濟(jì)中的使用程度。報(bào)告指出，氫氣的廣泛使用將受到未來氫氣生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本以及氫氣最終用途應(yīng)用創(chuàng)新步伐等各個(gè)因素的推動(dòng)。

MITEI 的研究預(yù)測(cè)，每小時(shí)批發(fā)價(jià)格的分布（distribution of hourly wholesale prices ）或每小時(shí)能源的邊際價(jià)值（hourly marginal value of energy）將在深度脫碳的電力系統(tǒng)中發(fā)生變化——與今天的批發(fā)市場(chǎng)相比，價(jià)格非常低的時(shí)間段和高價(jià)的時(shí)間段會(huì)更多。因此，該報(bào)告建議系統(tǒng)采用零售定價(jià)（retail pricing）和零售負(fù)荷管理（retail load management）的方法選項(xiàng)，獎(jiǎng)勵(lì)所有消費(fèi)者將電力使用從高批發(fā)價(jià)格（表稀缺）的時(shí)間段轉(zhuǎn)移到低批發(fā)價(jià)格（表充足）的時(shí)間段。

報(bào)告六大發(fā)現(xiàn)

《儲(chǔ)能的未來》報(bào)告是對(duì)我們的能源基礎(chǔ)設(shè)施脫碳和應(yīng)對(duì)氣候變化這一關(guān)鍵組成部分的重要分析。該報(bào)告的六個(gè)關(guān)鍵結(jié)論如下：

1、儲(chǔ)能可實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的深度脫碳

儲(chǔ)能是電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電和需求靈活性等各方面的潛在替代品或補(bǔ)充品。儲(chǔ)能應(yīng)與清潔發(fā)電、輸電系統(tǒng)和策略共同優(yōu)化，以獎(jiǎng)勵(lì)消費(fèi)者使他們的用電更加靈活。

2、識(shí)別出“零”和“凈零”排放之間的權(quán)衡

實(shí)現(xiàn)零排放（zero emissions）的目標(biāo)比使用負(fù)排放技術(shù)實(shí)現(xiàn) 100% 減排的凈零目標(biāo)（net-zero goals）更加復(fù)雜和昂貴。追求電力系統(tǒng)的零排放而非凈零排放目標(biāo)，可能會(huì)導(dǎo)致高昂的電力成本，從而使到 2050 年實(shí)現(xiàn)全經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)的凈零排放變得更加困難。

3、發(fā)展中國家是電力系統(tǒng)儲(chǔ)能的重要市場(chǎng)

儲(chǔ)能可以降低發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)體的電力成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)睾腿虻沫h(huán)境效益。較低的儲(chǔ)能成本可提高電力成本的節(jié)約和環(huán)境效益。

4、投資分析資源和監(jiān)管機(jī)構(gòu)人員

為了與電力系統(tǒng)的其他要素共同優(yōu)化儲(chǔ)能，再加上不確定的氣候變化對(duì)供需的影響，需要在分析工具方面取得進(jìn)步，從而實(shí)現(xiàn)可靠和有效地規(guī)劃、運(yùn)營和調(diào)節(jié)未來的電力系統(tǒng)。幾個(gè)重要的領(lǐng)域包括：系統(tǒng)穩(wěn)定性和調(diào)度、資源充足性和零售率設(shè)計(jì)。此外，在面臨新挑戰(zhàn)的投資監(jiān)管機(jī)構(gòu)增加新的人員也很有必要。

5、長時(shí)儲(chǔ)能需要得到聯(lián)邦支持

鋰離子電池廣泛應(yīng)用于汽車、消費(fèi)電子產(chǎn)品，以及最近的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)。這些電池過后和未來一段時(shí)間可能會(huì)繼續(xù)保持相對(duì)較高的每千瓦時(shí)電力存儲(chǔ)成本，使其不適合支持可靠的脫碳電網(wǎng)可能需要的長時(shí)儲(chǔ)能需求。因此美國聯(lián)邦政府應(yīng)優(yōu)先支持長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，即使這些技術(shù)可能需要到 2030 年之后才能開發(fā)和部署。

6、獎(jiǎng)勵(lì)消費(fèi)者更靈活地用電

風(fēng)能和太陽能具有的間歇性特點(diǎn)以及通過電氣化對(duì)其他部門進(jìn)行脫碳的目標(biāo)，使得采用定價(jià)和負(fù)荷管理這兩種方法的好處日增，這兩個(gè)方法獎(jiǎng)勵(lì)所有消費(fèi)者以一定的靈活性從供需平衡緊張的時(shí)間段轉(zhuǎn)移到電力使用豐裕的時(shí)間段。先進(jìn)的計(jì)量和表后通信技術(shù)，使得州監(jiān)管機(jī)構(gòu)能夠?yàn)樽≌托⌒蜕虡I(yè)消費(fèi)者實(shí)施此類策略。