报告|2040 年全球可部署1.5-2.5TW和85-140TWh长时储能
近期，全球长时储能委员会（LDES Council）发布了其第一份长时储能助力净零排放的年度报告《净零电力——可再生电网长时储能》。该报告基于长时储能委员会成员的广泛研究和合作，报告认为：到 2040 年，全球可部署 1.5-2.5 TW 和 85-140 TWh 的长时储能，届时将能储存全球用电量的10%。这些储能容量投资需求1.5-3万亿美元，到2040年可产生大约1.3万亿美元的投资回报。该报告由LDES与麦肯锡合作发布，CWEA特编译供参考。
净零电力——可再生电网长时储能报告
Net-zero power – Long duration energy storage for a renewable grid
https://www.ldescouncil.com/insights
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报告执行摘要
世界并没有走上将全球温度上升限制在1.5摄氏度的轨道。为了实现《巴黎协定》的承诺，必须做出重大努力来减少所有行业和领域的排放。电力领域约占全球排放量的三分之一，将成为全球脱碳的核心，许多人认为电力行业需要在2040年前实现净零排放。
与锂离子电池技术和氢能解决方案一样，LDES技术可以在提供几小时到几周的灵活性方面发挥关键和独特的作用。
因此，创新的解决方案对于应对电力行业的三个关键挑战至关重要：1、发电量增加两倍以满足不断增长的电力消费，2、将电力系统从化石燃料发电转变为可再生能源发电，3、满足转型所需的社会和经济成本。
本报告基于超过1万个成本和性能数据点，研究后表明，长时储能技术（LDES）与其他技术如锂离子（Li-ion）电池和氢轮机一样，在提升可再生能源发电份额增加所需的系统灵活性和稳定性方面可以发挥关键作用。
长时储能技术（LDES）包括一系列的技术，能够以有竞争力的成本和规模长期储存各种形式的电能。这些技术可以在需要时释放电能——数小时、数天甚至数周——以满足长期的系统灵活性需求，它不像锂离子电池那样只是一种短期解决方案。目前各种LDES技术处于不同的成熟度和市场准备程度。本报告重点关注相对新兴的机械储能、热能储能、化学和电化学储能技术，而非锂离子电池、可调度氢能资产和大规模地面抽水蓄能（PSH）等技术。
全球预计LDES部署情况（抽水蓄能除外）
大型可再生能源电力的快速整合及其固有的可变性质给电力系统带来了巨大的挑战，包括潜在的供需不平衡、传输流量模式的变化，随着化石燃料发电提供的内在惯性的消失，可能会出现更大的系统不稳定性。所有这些问题，都需要有新的解决方案来创造不同时段的电力供应和需求的灵活性——日内、多日/多周甚至季节性调节。
2018年前，2018-2021年LDES行业的全球投资额（单位：百万美元）
LDES可以作为有效的解决方案之一，因为LDES技术需要采用低边际成本来储存电力：它们可以使储存的电力数量和吸收或释放的速度脱钩；它们是广泛部署且可扩展的；与升级输配电网相比，LDES技术所需的准备时间则相对较短。因此，人们对这些技术的投资兴趣越来越大。目前，有超过5 GW和65 GWh的LDES已宣布或已经投入使用。
2021年，2030年，2040年LDES容量预测
这一发展速度还只是刚刚开始！通过建模预测，到2040年，LDES有可能在全球部署1.5至2.5 TW的容量，这是今天已部署的全部储能容量的8-15倍。同样，到2040年，LDES可以部署85至140太瓦时（TWh）的能量容量，所能存储的电量占全部电力消耗的将近10%。这相当于1.5-3万亿美元的累计投资，并有望到2040年创造1.3万亿美元的潜在价值。
这些数字的规模反映了LDES技术的多种用途，以及它们在平衡电力系统和提高其效率方面所能发挥的核心作用。包括支持电力系统的稳定性，巩固企业的购电协议（PPA），以及为偏远或不可靠的电网行业优化能源供给。同样，在离网系统中，使用LDES也有很大的潜力，这些离网系统的灵活性较低，目前还严重依赖化石燃料。但到目前为止，最大的部署比例预计将与大宗电力系统的电力转移、容量置备和输配电优化等核心任务有关。
总而言之，LDES在许多情况下提供了低成本的灵活性解决方案，虽然不一定适合所有的情况。为了在2040年之前实现电网成本最优的脱碳，仍然需要部署一套多样化的解决方案。当然，大规模部署LDES的好处是巨大的。据估计，到2040年，LDES的部署可能导致每年避免15至23亿吨的二氧化碳当量（GtCO2eq）的排放，相当于今天电力行业总排放量的10%至15%左右。仅在美国，到2040年，部署LDES可以使实现完全脱碳的电力系统的总成本每年减少约350亿美元。
要实现如此大规模的部署，需要大幅降低LDES技术的成本。LDES委员会成员公司提供的预测数据显示，这些成本降低是可以实现的，并且这一下降曲线与其他新兴能源技术的学习曲线类似，如太阳能光伏和风力发电的成本下降曲线。反过来，成本的降低取决于研发（R&D）、容量大小以及制造领域规模效率的改善。同样，LDES的总部署还与电力领域的脱碳速度以及风光等可再生能源（RE）发电技术的部署情况密切相关。
虽然LDES技术仍处于萌芽状态，但预计未来几年的部署速度会加速。根据模型显示，在快速脱碳的情景下，到2025年预计将有30至40GW的装机容量，约1TWh的能源容量。当可再生能源在大宗电力系统中达到60%至70%的市场份额时，将达到LDES的一个关键里程碑。一些具有高气候雄心的国家预计在2025年至2035年之间达到60%-70%的可再生电力目标。这将大大促进LDES的广泛部署，使其作为最低成本的灵活性解决方案。
然而，想要实现这些目标，还需要政府采取行动以帮助降低成本，并调动必要的投资，释放出市场信号，使投资者能够看到在LDES上可获得有吸引力的回报。一个积极有效的政府生态系统将包括实施：1、长期的系统规划，2、早期的补偿机制，以减少投资者在市场处于起步阶段时的不确定性，以及3、支持性的政策、法规和市场设计。其中，长期的系统规划，包括明确的可再生能源目标，是建立投资者信心的关键。对早期部署和扩大规模的有针对性的支持，则有助于启动市场，并触发LDES成本曲线。最后，支持性的市场设计，如容量机制以及获取LDES全部价值的政策等，将使投资者能够货币化他们的支出。这些措施加在一起，最终将有助于确保以最低的社会成本实现能源转型。
关于LDES委员会
LDES 委员会是一家由各电力能源企业CEO组成的一个组织，为政府、电网运营商和主要电力用户提供关于部署长时储能的基于事实的指导。LDES 委员会涵盖广泛的储能创新技术，包括机械储能、热储能、电化学及其他化学解决方案等。其成员包括技术创新者、能源用户和各类投资者。
LDES 委员会的使命是通过零碳的长时储能来替代化石燃料的使用并满足高峰需求。通过结合电力供应的灵活性、运营商的可负担性和用户的可靠性这三者，以进一步减少全球碳排放，从而帮助到 2040 年实现电网体系的净零排放。该委员会还将为行业提供教育和宣传服务，以帮助推动采用LDES 并加速碳中和。
LDES Long duration energy storage 长时储能委员会成员
报告目录和部分图片
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CWEA
来源：LDES委员会
https://www.ldescouncil.com/news/ldes-council-report-concludes-that-1-5-2-5-tw-and-85-140-twh-long-duration-energy-storage-could-be-deployed-globally-by-2040/
https://www.ldescouncil.com/insights
https://www.ldescouncil.com/news/long-duration-energy-storage-council-adds-12-new-members-demonstrating-strong-momentum-around-using-ldes-technologies-to-accelerate-carbon-neutrality/
https://www.ldescouncil.com/assets/LDES-2021-report-lowres.pdf
编译：风能专委会CWEA公众号
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