創(chuàng)新型分布式發(fā)電與儲能-德國與歐洲的經驗及對中國的展望

112版本信息創(chuàng)新型分布式發(fā)電與儲能》報告介紹了能源轉型對于創(chuàng)新技術的需求和政策在推動創(chuàng)新方面起到的關鍵作經濟和氣候保護部(BMWK)委托，在中國國家能源局(NEA)的支持下，致力于在中德兩國在低碳能源政策作為中德能源與能效合作伙伴的一部分，項目結合德國能源轉型的優(yōu)秀實踐經驗及遇到的國能源領域的政治決策者和能源政策研究相關的智庫提供政策領域的參考建議。德國國際合作機構(GIZ)、德國智庫Agora能源轉型論壇和德國能源署(dena)受BMWK委托，與中方相關合作伙。作為一家德國聯(lián)邦企業(yè)，德國國際合作機構為德國政府實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展國際合作目標提發(fā)布方受德國聯(lián)邦經濟和氣候保護部(BMWK)的德國國際合作機構(GIZ)TorstenFritscheK?thenerStr.2Berlin10963項目管理ChristophBoth德國國際合作機構(GIZ)作者設計edelman.ergo(受德國聯(lián)邦經濟與氣候保護部委德國聯(lián)邦經濟和氣候保護部/封面護。截至本研究報告發(fā)布前，德國國際合作機構和相關作者對出版物中所涉及的數仔細研究與核對，但不對其中所涉及內容及評論的正確性和完整性做任何形式的保證。到的外部網站發(fā)行方將對其網站相關內容負責，德國國際合作機構不對其內容承擔任何的觀點陳述不代表委托方的意見。對于圖例是否最新、正確或者完整，以及由其使用造間接損害，德國國際合作機構概不承擔任何責任。3 2分布式發(fā)電、分散式靈活性以及對創(chuàng)新的需求 5 5結論：創(chuàng)新對分布式發(fā)電的未來至關重要 16 4生能源的利用規(guī)模，包括在配電網層面上(分布式發(fā)電)對可再生能源的利用。實際上，分布式發(fā)電資產——尤其是光伏——近年來在中德兩國都加重要，以后也勢必會取得進一步增長。大要將這種資產整合到系統(tǒng)中并確保整體的供應安全性，不論是輸電系統(tǒng)運營商還是配電系統(tǒng)運營商，都必須采取專門的措施，以應對由這種可變性引起即出于市場及電網目的，使用電力儲能技術(主要是電池)和需求側管理(DSM)。盡管目前分布式發(fā)電和靈活性技術已經存在，但進一步的技術創(chuàng)新仍然至關重要，其原因有二：首先，光伏和電池等技術的成本下降將有助于提升能源轉型的成本效率，使這種技術在工業(yè)化及非工業(yè)化經濟體中的應用變得可行。其次，創(chuàng)新的技術有可能解決現(xiàn)有技德國有一個能源研究機構的網絡，涵蓋了從基礎研究到產業(yè)研究的整個研究領域。目前，中國是光伏在這些領域的創(chuàng)新取得過令人矚目的成績。但是，考慮到分布式發(fā)電的挑戰(zhàn)及其對碳中和未來的要實現(xiàn)雄心勃勃的全球減排目標，能源轉型就需要資產，往往也會帶來技術的進步(實踐中學習)。中國宜在分布式發(fā)電和分布式儲能領域推行創(chuàng)新技5864202分布式發(fā)電、分散式靈活性以及對創(chuàng)新的需求86420目前，在德國分布式可再生能源在可再生能源的總裝機容量中占比巨大。光伏技術尤其重要。因為發(fā)電量的波動性，系統(tǒng)需要更多的靈活性，才能確保電力供應的穩(wěn)定。一個重要的靈活性選項是使用儲能設備。盡管在配電層面上已經存在各種儲能技術，但推動創(chuàng)新可能有助于解決當前問題，進一步降低成本，加速能源轉型。過去二十多年間，中國系統(tǒng)層面上的可再生能源發(fā)電容量取得了突飛猛進的增長。但是，分布式發(fā)電仍有巨大的潛力有待挖掘。創(chuàng)新有助于推動分布式發(fā)電的應用，可幫助中國實現(xiàn)其減排目標。2.1分布式發(fā)電和分散式靈活性的角色i德國致力于在2045年之前實現(xiàn)氣候中和。在電力系統(tǒng)中，聯(lián)邦政府的目標是在2030年之前，實現(xiàn)和光伏是在電力系統(tǒng)中占主導地位的可再生能源技類技術的部署規(guī)模。具體來說，政府計劃在2030年之前實現(xiàn)215吉瓦光伏、30吉瓦海上風電以及115吉瓦陸上風電的裝機容量。的光伏。2022年上半年，可再生能源在發(fā)電中的iii設施占到了很大的比例，其中又以光伏為主導。最常見的應用是屋頂光伏系統(tǒng)和空地光伏。2019年，約60%。空地光伏系統(tǒng)僅在小規(guī)模光伏的裝機容在未來的低碳供電系統(tǒng)中，分布式發(fā)電將發(fā)揮更加重要的作用?，F(xiàn)如今，產消者已經開始在發(fā)電所在W建筑物空地<10kW10-20kW20-40kW40kW-1MW1-10MW>10MW6但是，可再生能源發(fā)電的擴張給電力系統(tǒng)造成了挑戰(zhàn)：可再生能源饋入量的波動給電網帶來了技術問題。在配電層面上，這些問題包括網絡裝置的熱過向饋電問題和相位不平衡。波動。靈活性措施是解決這些電網問題的關鍵。對于配電網，靈活性指的是增加儲能(主要是電池)和需求側管理(DSM)的使用。隨著波動性可再生能源比例的提高，電力系統(tǒng)需要更多的靈活性服務。ivv在儲能方面，電池目前是配電網層面上最有價值的用以及黑啟動能力等服務。通過這些服務，電池也可以減少輸電網限制，推遲對主要基礎設施投資的自用消費，改進用電質量。vivii2.2對創(chuàng)新的需求和現(xiàn)有技術的成本下降創(chuàng)新的最大優(yōu)點是成本下降。成本下降描述的是生產成本隨著生產規(guī)模的擴大而下降的過程。以固定式鋰離子電池為例，其成本在2014到2017年之viii不同電池的潛此外，現(xiàn)有的發(fā)電和儲能技術解決方案都面臨著各題只是幾個例子。新技術可以為這些問題提供解決提高現(xiàn)有技術的效率。在光伏領域，目前的創(chuàng)新周期約為2到4年，每年帶來的效率提升約為0.6%。模的擴張。隨著具有波動性的電力在系統(tǒng)中占比的不斷提高，對靈活性的需求也因此更高。除了傳統(tǒng)圖2：太陽能電池效率的發(fā)展ix硅限硅限硅疊層HJTTOPConPERCAI-BSF 趨勢72.3政府在創(chuàng)新中的角色創(chuàng)新自上世紀九十年代能源轉型剛開始時就是推動前，推動電力部門能源轉型的兩項技術能實現(xiàn)在不少國家的經濟性部署得益于此前的諸多創(chuàng)新成果。過去幾百年間，風電的應用一是最早使用風能為各種機械提供動力的國家。在中世紀，人們建造風車作為一種研磨谷物的農具，而風車也成為沿海地區(qū)的一道風景線，例如在荷蘭。19世紀末，蘇格蘭、丹麥和美國幾乎同步發(fā)明了用于發(fā)電的風車。在電氣化的早期階段以及中期階應用于尚未接入電網系統(tǒng)的地區(qū)。但是，多個國家仍在持續(xù)推進創(chuàng)新研究。在經歷了1970年代的能源危機之后，德國聯(lián)邦政府于1979年決定委托建造一個風電試點項目，以期改進現(xiàn)有技術，實現(xiàn)其硬煤和核能為主。德國在北海附近建造了風力渦輪發(fā)項目的絕佳范例，但它在產量及可靠性方面并未達到預期。因此，直到1991年，當法律允許商業(yè)開發(fā)商將其風車接入網絡以換取固定電價之后，這國際可再生能源署報告稱陸上風電的成本平均下降風電的歷史發(fā)展反映了創(chuàng)新經濟學中使用的兩個范不斷完善。經濟學家說明私營部門在創(chuàng)新方面的投承擔創(chuàng)新成本的模仿者很快就會攫取市場份額。因此，政府通過建立技術研究所或者通過向產業(yè)實驗室提供研究補助的方式，支持創(chuàng)新活動?？稍偕懿酵晟谱罱K實現(xiàn)的結果，并不是由研究實驗室的創(chuàng)新促成的突飛猛進式的發(fā)展(“在實踐中學習”范及需求的增長也可能導致成本的下降。這說明政府而非研發(fā)。2000年《可再生能源法》(EEG)的上網電價計劃是這種政府干預的一個范例。x人們伏發(fā)電技術的大幅成本下降。xi目前，德國的風電和光伏發(fā)電被認為是已經發(fā)展到了市場成熟期。因，扶持機制可能會被淘汰。2.4歐盟和德國的研發(fā)政策德國和歐盟的政策制定者認可創(chuàng)新對能源轉型以及政府資助計劃。“歐洲地平線”框架計劃在2021年到2027年的給歐盟境內由超國家團隊組織的研究團體。為協(xié)調國家研究工作，推動歐盟國家、公司和研究機低技術成本、提高能源系統(tǒng)的韌性和安全性以及在一個衡量關鍵績效指標(KPIs)的整體治理結構，旨在實現(xiàn)合作伙伴之間的有效交互。其中囊括了13個歐洲戰(zhàn)略能源技術計劃工作組，這些工作組士和土耳其的高層代表構成。洲戰(zhàn)略能源技術計劃的進一步工、技能和研鍵能源技術的市場開辟。尤其是，新平臺風電計劃”和“歐洲技術與計劃”推動這兩種可再生能源技術的改進和系統(tǒng)集成。8圖3：歐盟歐洲戰(zhàn)略能源技術計劃的治理結構在國家層面上，德國政府于2006年啟動了第一項新的高科技戰(zhàn)略xii是2018年發(fā)布的2高科技戰(zhàn)略候保護與能源、交通、城鄉(xiāng)區(qū)域、安全與保障以及經濟與工作4.0(行動領域一)。社社會挑戰(zhàn)開放式創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)文化德國的未來能力還包括培訓和繼續(xù)教育方面的投資以及社會參與(行動領域二)。在可持續(xù)性和氣候保護領域，Laboratories)”，以支持從研究到論證再到市場弗弗勞恩霍夫協(xié)會的能源研究弗勞恩霍夫協(xié)會是德國的一個應用研究協(xié)會。人數超過30,000，以科學家和工程師為主，每弗勞恩霍夫協(xié)會有十個機構分布在德國的各個會系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所(ISI)、弗勞恩霍夫協(xié)會太陽能系統(tǒng)研究所(ISE)、弗勞恩霍夫協(xié)會風能系統(tǒng)研究所(IWES)和弗勞恩霍夫協(xié)會能源經濟學和能源系統(tǒng)研究所(IEE)。其研究跨度廣泛，從實驗室研究到技術試點項目的管理，模擬。臺，旨在協(xié)調不同機構之間9：未來的研究與創(chuàng)新戰(zhàn)略。xiii此項戰(zhàn)略經其他部門批準除(CDR)、作為教育主題的可持續(xù)性、國際科技此項戰(zhàn)略旨在為2025年之前的跨部門創(chuàng)新與研究研發(fā)投資，并提出增加2025年之前研發(fā)的形成數的合作也具有非常重要的意義。校數量眾多。德國最重要的公共研究機構包括非大學機構弗勞恩霍夫協(xié)會(Fraunhofer-Gesellschaft)、亥姆霍茲德國研究中心協(xié)會、萊。2.5與中國的相關性中國決心在2030年之前實現(xiàn)碳達峰，并在2060年之前，實現(xiàn)非化石燃料在一次能源消費中的占比風電容量。根據中國的計劃，到2060年，非化石燃料在總能源消費量中的占比應該達到80%。要的重大突破。截至2021年底，中國的可再生能源裝機容量達到增的風電和太陽能發(fā)電裝機容量就與德國的總裝機容量一樣多。尤其是，中國目前正在大規(guī)模擴建太陽能發(fā)電設施(2021年總新增容量的31.1%)。xiv2021年，中國連續(xù)第九年成為世界上光伏裝機性的可再生能源的數量一直在快速增長，中國要順利地將這種能源整合到電力系統(tǒng)中是一項艱巨的挑如我們在前一份分布式能源報告中所述，xvi自2016年起，中國分布式光伏發(fā)電的占比就開始逐機容量中僅占到較小的比例。戶用光伏依然是一個光伏扶貧計劃，此計劃的目的是推動分布式光伏在農村地區(qū)的使用。從2017年到2021年，中國屋瓦。xviii2021年底，中國電池儲能的裝機容量已超過4吉發(fā)電發(fā)電側10池儲能容量。xx中國的目標是在2030年之前實現(xiàn)100吉瓦的儲能容量。xxi在用戶側儲能方面，到目前為止，安全顧慮和經濟考量限制了儲能技術在中于世界領先水平，包括光伏、風力渦輪機和電池儲能技術。未來，大力推進創(chuàng)新(尤其是研發(fā))預計依然會是中國政府工作的重中之重。xxii這是中國當的目標。在最近的中國共產黨第二十次全國代表大盡管并非極其準確，但專利注冊數量確實是衡量一個國家創(chuàng)新活動的一種方式。在此方面，中國無疑過去二十年間，技術創(chuàng)新已成為中國發(fā)展的一個戰(zhàn)柱。同時，中國也在多個關鍵能源技術領域處來源：Wang2022xxiii11光伏模組(Euro2019/光伏模組(Euro2019/Wp)在發(fā)電技術領域，各種新技術目前都正在開發(fā)當中。發(fā)電技術的創(chuàng)新包括對大規(guī)模技術的改進，例如風電和太陽能發(fā)電等分布式發(fā)電資產，以及鈣鈦礦(Perovskite)太陽能板或者潮汐能等新型發(fā)電技術。這些新的解決方案可以提高效率，降低成本，解決傳統(tǒng)可再生能源發(fā)電技術的問題。目前，中國在光伏模組制造領域處于世界領先地位，推動了技術的發(fā)展。擴大這種方式，將更多分布式發(fā)電技術囊括在內，將惠及中國市場以及全球市場。3.1創(chuàng)新型分布式發(fā)電技術的概況通過各種創(chuàng)新型發(fā)電技術可以提高可再生能源發(fā)電量，而這些技術已經處于各種不同的開發(fā)階段。這些創(chuàng)新型技術主要是風能和光伏的新應用，但也包圖7：光伏模組價格的歷史發(fā)展xxv的成本大幅下降，xxiv如下圖7所示。配電層面上也光伏模組價格的歷史發(fā)光伏模組價格的歷史發(fā)展累積產出[GWp]鈣鈦礦太陽能板是能夠提高能效的創(chuàng)新性光伏電池。農業(yè)光伏實現(xiàn)了農業(yè)土地使用和光伏發(fā)電的聯(lián)合使有助于降低土地使用沖突。德國在農業(yè)光伏方面擁有巨大潛力。其范圍既包括特定作物和密集種植作物與專用光伏安裝系統(tǒng)的配合種植，也包括使用土，在光伏側進行邊際調整。漂浮式光伏指的是在水面上漂浮的光伏板。水面的量高于陸地光伏板。建筑一體化光伏指的是將光伏模組集成到簡直結構道路集成光伏是將太陽能模組集成到鐵路或道路中天帆(Skysails)xxvi指的是約200到400米高度上的動力風箏。這種風箏以風能為動力，在風箏達到適當的高度后，風箏的繩索會拉動固定在地面上組合式屋頂光伏和風能xxvii指的是光伏和風能的混潮汐水力發(fā)電xxviii的工作方式與風力渦輪機類似。有強勁潮汐流的海底。3.2中國的潛在角色全球太陽能供應鏈完全依賴于中國：中國在太陽能板所有制造階段(例如多晶硅、鑄塊、晶片、電池和模組)的全球占比都超過80%，世界頂尖的光中國出口太陽能板及其他設備的價值超過280億美元。xxx最重要的是，中國在壓低全球光伏成本方面發(fā)揮著十分重要的作用，對全球能源轉型產生了巨大的影響。多年以來，中國也逐漸從純粹的光伏技術制造包括中國特有的創(chuàng)建合資企業(yè)及公司伙伴關系的方圖8：太陽能組件產量，按國家列示過去十年間，中國已成為光伏電池和模組創(chuàng)新的主提高。自2011年起，在持續(xù)創(chuàng)新的幫助下，中國光伏生產的排放強度下降了一半。xxxiii“十四五”規(guī)劃期間及之后，中國的政策制定者闡明其有意繼續(xù)成為頂尖光伏生產國以及創(chuàng)新光伏技術的領軍者。下一代的光伏設計已經成為中國政府實驗室和大學的研究重點，越來越多的行業(yè)實驗室也開始沿用相同的路徑。xxxiv如上文所述，有多項分布式發(fā)電的創(chuàng)新技術未來可大潛力以及12未來全球市場可能對這種技術的需求，建議中國拓寬其產業(yè)方法，包括在研發(fā)上的努力以及政策驅動范例：范例：中國的光伏供應商(陜西)的太陽能發(fā)電技術公司2021年，隆基綠能科技股份有限公司被稱為世界頂尖的太陽能設備制造商。其產品組合包括創(chuàng)新型解決方案，例如漂浮式光伏或者農業(yè)光伏。隆基被認證為太陽能晶片、電池、模組及其他光伏公司的技術創(chuàng)新包括金剛石線晶片切割技術(給整個行業(yè)帶來了至少每年300億人民幣的生產成本節(jié)約)、RCZ硅晶體生長技術(特點是高速的硅生長、多裝載及高充電容量)以及大規(guī)模PERC太陽能電池技術(解決了單晶硅產品的初始衰減問題，提高了電池效率)。最近，其P型異質結電池的效率(26.12%)創(chuàng)下了新的世界紀錄。隆基也為屋頂光伏擴容的推廣起到了示范帶頭作用。隆基新近發(fā)布了一個微信小程序，用戶可以通過這個小程序獲得一站式屋頂太陽能發(fā)電服134創(chuàng)新型儲能——超越鋰離子電池儲能可能為系統(tǒng)尤其是電網提供一系列靈活性服務。配電層面上最常見的類型是電池儲能。盡管已有一系列小型電池和儲能解決方案，但仍然需要創(chuàng)新以促進成本下降，提高能效，并解決資源可用性受限等現(xiàn)有問題在光伏方面，中國也建立起了重要的鋰離子電池制造能力。未來，中國必須擴大其產業(yè)方法，以促進更多的創(chuàng)新儲能技術的開發(fā)，為國內和出口使用。表1：不同類型蓄電技術的概況及其接入電網的情況配電電網輸電電網家庭/小企業(yè)貿易和服務工業(yè)微型儲能100千瓦小型儲能兆瓦中型儲能0兆瓦大型儲能000兆瓦月小時/天分鐘/小時秒/分鐘(抽水蓄能)(壓縮空氣儲能)(抽水蓄能)(壓縮空氣儲能)4.1創(chuàng)新技術的概況xxxv化儲能服務包括：源服務，包括套利和供電容量務，包括黑啟動和電壓支持?消費者能源管理服務，包括電力質量和增量?脫網，包括家用太陽能系統(tǒng)和微型電網服務xxxvi?配電基礎設施服務，包括配電升級延后和盡管很多參與者都在探索創(chuàng)新型儲能技術，但在德下降和產品選擇的增加，德國的分布式儲能系統(tǒng)在取得了指數級增長。截至2022年，德瓦。xxxvii這些儲能系統(tǒng)可以通過增加自用消費比例、/千瓦時)子和未來的鋰基電池被稱為高量數量)。值得在以下方面投究——改進鋰離子電池以外的減少峰值負荷及峰值太陽能發(fā)電饋入量，為分布式最常見的小型儲能系統(tǒng)類型是電池。電池儲能可持續(xù)數秒至數天。傳統(tǒng)電池是鋰離子電池、零排放電池、氧化還原液流電池、鉛酸電池和鈉硫電池。這例外。電池主要是能夠提供較高的效率，但因為運在安全風險方面存在一定的劣勢。目前，各種創(chuàng)新型解決方案都在開發(fā)當中。在2030年之前，新解決方案的潛在成本下降幅度至少為50%。不同技術的潛力各有不同(參見下圖1430年液流電池的成本相比2016年電池在電力系統(tǒng)中重要性的提高，電池生產的資源和能源需求也會提高。電池的生產具有高能源密集性。新的解決方案可以延長使用壽命，因此有助于各種環(huán)境影響，例如富營養(yǎng)化、人類毒性和生物毒xxxix鋰離鋰離子鉛酸流體高溫智智能電網為了充分發(fā)揮靈活性在電力網絡中的潛力，需要智能電網。智能電網由通信媒介和智能電表等硬件構成，用以收集數據，實現(xiàn)組件之間的通信。智能電網也需要使用軟件，包括設備與交換的通信程序。智能電表領域也在進行研究，以期實現(xiàn)能效的提高，并改進電動汽車的雙向充電等目的。研究包括針對硬件和軟件兩方面。強大的人工智能軟件工具預計會在未來高比例可再生能源系15蓄能完善后，將在供電系統(tǒng)中發(fā)揮不同作用——重力儲能可以提供輔助服務，熱和氫儲能可以提供發(fā)電/4.2中國的潛在角色的發(fā)展。到目前為止，高成本一直是儲能系統(tǒng)大規(guī)模發(fā)展的阻礙。因此，戰(zhàn)略規(guī)劃中提出的主要目標的所有新型儲能系統(tǒng)的商業(yè)化應該在2030年之前完成。延長儲能系統(tǒng)的使用壽命是中國創(chuàng)新工作的另一個戰(zhàn)略重點。2022年8月，中國還成立了國家儲能產業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，致力于推動儲能行業(yè)的技術規(guī)劃中的成本下降和技術創(chuàng)新不僅對中國碳中和目標的實現(xiàn)至關重要，也對儲能行業(yè)在全球范圍的競具有巨大影響。萬歐元)，電池的產能在2021年就達到32吉瓦時。xliv根據彭博社(Bloomberg)的報告，全球來源：彭博新能源財經(2021)，能源部(2022)xlvii只靠一種占主導地位的技術是不夠的。為了滿足自出了雄心勃勃的目標，技術和市場方面都可能具有165結論：創(chuàng)新對分布式發(fā)電的未來至關重要降以及——在較低程度上——風力發(fā)電技術促進了過去十年間這種技術應用的加速。必須通過更多的于情景的未來供電研究發(fā)現(xiàn)，這些分布式發(fā)電技術將在碳中和能源系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，用于滿足本地需求。儲能技術則需要用來適應與多種可再生能源相關的波動性饋入量。基于研發(fā)的推進和加速的學習曲線，光伏及鋰離子電池等成熟技術的成本將降的成本以外，創(chuàng)新型發(fā)電和儲能技術?鈣鈦礦太陽能板優(yōu)化了空間的使用，因為它們可以附著于其他并未使用的表面，例如建筑物外立面或者用于圍護財產的墻壁。?農業(yè)光伏板可在發(fā)電的同時，將土地用于?氧化還原流電池使用的是釩等材料，與鋰離子電池中廣泛使用的鋰相比，這種材料基礎。?重力電池臨時儲存由提升質量產生的重力勢能，即使用電網的過剩能量提升質量，之后將質量放下重新轉化為電能。這種類在創(chuàng)新方面，政府發(fā)揮著重要作用：經濟學家提出因為溢出效應，行業(yè)的研發(fā)工作可能效率低下。在促成這種技術發(fā)展及應用的監(jiān)管環(huán)境。在在形成有利于能源轉型的創(chuàng)新。其中包括提供大筆在落實方面，德國的研究機構網絡致力于支持能源，創(chuàng)新還包括多個階段。支持創(chuàng)新技術部前用于推廣光伏及其他可再生能源技術的上網電價政策體現(xiàn)了這種影響。除了這種初期扶持以外，市性也極大地依賴于監(jiān)管選擇，例如網絡電價和輔助新技術極有可能離不開初期的扶持計劃和市場網絡印象深刻的光伏和儲此外，大量的專利證明了中國在此領域的研發(fā)中取這一階段，中并完成其在本地的部署，能夠提供更多可推動能源176附錄：創(chuàng)新儲能技術的概況介紹6.1電化學儲能空氣電池名稱名稱金屬-氧氣/空氣電池基本信息技術就緒水平潛力應用試點項目金屬-氧氣/空氣電池利用空氣中含有的氧氣作為陰極“材料”。而在其陽極所使用的金屬方面，存在不同的理念，例如鋰、鈉、錳、鋁或鋅。因為相對較高的電池電壓以及較低的鋰重量，鋰-空氣電池是研究的焦點。其瓶頸在于使用空氣所造成的污染使其可逆性變得復x金屬-氧氣/空氣電池的理論能量密度高，因為它對主體材料沒有自重要求(理論上，鋰-空氣系統(tǒng)可以實現(xiàn)3,450瓦時/千克的能量密度)。因為無需使用昂貴的陽極材料，這種電池。金屬-空氣/氧氣附加設備不會產生負面影響。缺乏循環(huán)穩(wěn)定性是將其作為固定儲能系統(tǒng)尚存的顧慮。理念c美元。liiFormEnergy公司預計將在2023年之前，在明尼蘇達州的公用事業(yè)機構GreatRiverEnergy1兆瓦/150兆瓦時的鋰-空氣系統(tǒng)。liii18名名稱金屬-硫電池基本信息技術就緒水平潛力應用試點項目金屬陽極和硫陰極的氧化還原電勢。所考慮的最適宜的金屬，按適宜程度排序，分別是鋰(金屬鋰)、鈉和錳。也存在使用硅/碳陽極的理念，這種材料可以實現(xiàn)充放電次數的增加。liv在各種金屬-硫系統(tǒng)中，鋰-硫的開發(fā)程度最高，已經進入測試階段，小批量地作為技術已lv材料的高溫變體在固定應用中已經使用了一段時間。出于安全原因，宜開發(fā)在室溫下運行的系統(tǒng)，但目前廣泛的研發(fā)。lvii鋰-硫電池的長期愿景是實現(xiàn)超過500次的充放電次數、600瓦時/千克或者600瓦時/-硫電池預計將從鋰-硫電池的研究成果中受益，因此會沿用鋰-硫電池克。中期內，這種室溫鈉-硫電池可以達到300瓦時/千克以上，并低于80歐元/千瓦愿景(2045年以后)是400瓦時/千克，電池壽命為15到20年，充放電次數1,0000歐元/千瓦時。lviii要解決低功率密度和體積能量密度的問題。室溫鈉-硫和錳-硫電池主要用于固定儲能領括負荷調平、調整電網的供需不平衡、穩(wěn)定可再生能源的整ZetaEnergy從MooreStrategicVentures投資公司籌集了2300萬美元資金，用于其鋰-硫(Li-S)電池系統(tǒng)的開發(fā)和商業(yè)化(2022)。lxi與風電制氫匹配(2020)，并用于支持日本宇宙航空研究開發(fā)機構電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運2021)。lxii19名名稱鈉離子電池基本信息技術就緒水平潛力應用試點項目工作原理與鋰離子電池類似。通過使用有機溶劑或含水電解質，使鈉離子在陰陽極之間穿梭。lxiii(NASICON)一個重要方面是資源可用性高，和相比于鋰更低的價格。相對較高的市場成熟度。在商業(yè)化方面預計要投入相對較大的開發(fā)努力，但遠低于其他后鋰離子技術。其性能參數的趨同性?？梢允褂矛F(xiàn)有的鋰離子生產線，鈉離子電池科技發(fā)展完善后，預計可以實現(xiàn)比因為低因為低價格及相對較低的能量密度，其應用主要集中于固定儲能系統(tǒng)以及低成本消費領悉尼水務公司(SydneyWater)的邦迪污水泵站(BondiSewagePumpingStation)采用了與可再生能源發(fā)電耦合的定制能源管理系統(tǒng)，“能源智能鈉儲能系統(tǒng)(S4)”項目在20概況介紹4：氧化還原流電池名名稱氧化還原流電池基本信息技術就緒水平潛力應用試點項目氧化還原流電池(RFB)是基于使用離子滲透膜分隔的兩種液體電解質。兩個單獨回路中存在的電解質彼此之間形成了電化學勢，可以通過滲透膜的離子交換進行還原或氧化。釩基氧化還原流電池(VRFB)利用了不同價釩離子的穩(wěn)定性。在陽極端，四價硫酸氧釩可能被氧化，而在陰極端V(III)，硫酸鹽被還原。另一類釩基氧化還原流電池使用鋅和溴 (Zn/Br)的氧化還原反應。原則上，可以通過電解質(罐體)的體積和經由電解質和滲透膜接觸區(qū)域的可用功率，改變系統(tǒng)中儲存的能量。lxix能10歐分/千瓦時lxxii應用不受空間和重量的限制，因為氧化還原流電池具有低能量密度。因其系統(tǒng)的可擴展行等)lxxiii：此技術已經應用于地方層面上的峰值負荷轉移(時間)或者用作家庭儲能。用于家庭儲能Schmid和Volterion公司。lxxiv21紹5：鉛-碳蓄電池/鉛碳電池名稱名稱鉛-碳蓄電池/鉛炭電池基本信息技術就緒水平潛力應用試點項目級電容器的組合。電解質/碳雙層電極中離子沉積的可能性使其充電速率高于傳統(tǒng)的鉛酸系統(tǒng)。鉛和碳的混合防止了陰極的硫酸化，讓電池能夠在無均衡充電的情況下長期存放，且在更高的循環(huán)次數下可以進行更深層次的放電。當前可用電池的能量密度在25材料受到的爭議相對較小，而且可以通過鉛酸電池的回收利用(回收率＞95%)直接提取鉛。天然石墨(陽極)的資源可用性與鋰離子電池中鋰的情況類似。lxxv場上出售鉛碳電池。元/千瓦時，能量密度超過35瓦時/千克。預計技術還會進一步優(yōu)化，有性能參數的優(yōu)化，但主要還是成本的下降，原則上，成本可以降至50歐元/千瓦時，低于鋰離子電池的目標值。lxxvi固定儲能系統(tǒng)、頻率調固定儲能系統(tǒng)、頻率調節(jié)、負荷調平、微混合lxxviiAxionPowerInternational公司的鉛炭電池看起來與傳統(tǒng)的汽車電池類似，但它們提供池架以及名為“PowerCube”的應用級蓄電器。這種系統(tǒng)的響應時間為55毫秒，被用于頻率調節(jié)。lxxviii226.3熱儲能概況介紹6：卡諾(Carnot)電池名稱名稱卡諾電池基本信息技術就緒水平潛力應用試點項目卡諾電池(CB)的循環(huán)包括電轉熱和/或冷、熱能儲存(TES)和熱力循環(huán)?？ㄖZ電池還實現(xiàn)了在充和/或放電過程中加入熱量流(熱集成)，以期改進電池的整體性能?？ㄖZ電池領域提出的最突出的熱動力循環(huán)為：布雷頓泵送熱能儲存(BraytonPTES)、蘭金泵送熱能儲存(RankinePTES)、液態(tài)空氣蓄能(LAES)。lxxix使用沒有地理限制，與其他電池相比，它們提供了電熱耦合的可能性。在卡諾電池元/兆瓦時左右。液態(tài)空氣蓄能和布雷頓泵送熱能儲存類似，能量轉換效率分別為52.8%和~48%，平均平準化儲能成本分別為330和369美元/兆瓦時。液態(tài)空氣蓄能與外部工藝的集成可以改進系統(tǒng)能量轉換效率，大幅壓低平準化儲能成本。但是，內部集成泵送熱能儲存的盈利性尚不明確，因為專門針對工業(yè)流程廢熱回收而設計的理念與之形成了競爭。lxxx卡諾電池也有可能重復利用現(xiàn)有的蘭金蒸汽循環(huán)，以卡諾電池取代之前由化石燃料供應的蒸汽循環(huán)，從而逐步淘汰燃煤電廠。lxxxi卡諾電池也可以幫助避免電網阻塞及加強輸電線路。lxxxiii群島開發(fā)七個50兆瓦/300兆瓦時的液態(tài)空氣蓄能系統(tǒng)。lxxxv西門子廠。試驗工廠利用難以駕馭的供熱氣體作為傳熱流體，以火山巖作為熱儲存介質(最高600攝氏度)。其動力循環(huán)中包含一個蒸汽輪機，可能的產物有電力、用于工業(yè)流程的工藝蒸汽以及用于區(qū)域供熱或供冷的水。工廠的能量轉換效率為45%，提供最高,400千瓦的電功率以及12,000千瓦時的容量。西門子公司宣稱最早在2025年，可236.4物理儲能概況介紹7：結合抽水蓄能使用的風力渦輪機名名稱結合抽水儲能使用的風力渦輪機基本信息技術就緒水平潛力應用試點項目集成了儲水罐和蓄水池的風力渦輪機能夠同時生產和儲存電力。抽水蓄能可以用作靈活的短期儲能設施，有助于平衡電網的波動性。與常規(guī)的抽水蓄能發(fā)電設備相比，它所需大型抽水蓄能發(fā)電設備可以儲存的電量大得多，但小型儲能設施也足以為風電場產量的??類似項目的適當選址很少：風力渦輪機與抽水蓄能發(fā)電設備要組合使用，其選址?但是，因為對景觀的影響較低，所以未來的項目在當地遇到的阻力可能會比較上水池分成四個小水池，直接匯入到風力渦輪機中。蓄水池(有源水池)建造在地基連24概況介紹8：重力電池名名稱重力電池基本信息技術就緒水平潛力應用試點項目重力勢能的形式，臨時儲存電能。重力電池使用電網的過勢能，然后放下質量，通過發(fā)電機將勢能轉化為電能。重力電池與普通傳送系統(tǒng)的決定性差別在于重力電池中儲存的能量在向下移動的過程中，被?此技術使用簡單便宜的材料，相比傳統(tǒng)的抽水蓄能和電池技術，具有環(huán)保方面的具有價格競爭力。所使用的磚塊由回收的廢品制成。?EnergyVaults公司的EVx儲能發(fā)電技術被認為可以將摩擦損失降低到15%到子電池不同，此系統(tǒng)的性能不會隨著時間的發(fā)展而下降。到目前為止，重到目前為止，重力電池都是與太陽能或風能發(fā)電設備協(xié)同使用。重力電池尤其適合要求EnergyVault的澳大利亞項目終將接入電網，因此未來將接入維都利亞州的地方電網。Gravitricity士阿爾貝多-卡斯蒂奧內的EnergyVault目中標通知，此項目是在澳大利亞維多利亞部署一個接入電網的250兆瓦/500兆瓦時的256.5化學儲能名稱名稱小型氫蓄能基本信息技術就緒水平潛力應用試點項目電解槽使用光伏系統(tǒng)的過剩電能，從工藝用水中分離出氫和氧。氫氣可以儲存在儲罐轉化為電能和熱能。燃料電池也可用作發(fā)電的加熱器，逆轉電目的是為了自給自足，但也可以接入電網。Picea合了儲能、供熱支持以及居住空間統(tǒng)可以獨立運行或者接入電網。將能量轉換的廢熱用于供熱。Lavo：頂太陽能設備和綠氫相結合的集成混合氫電池屋頂的產消者加氫站。Lavo統(tǒng)的緊湊系統(tǒng)Lavo價格遠低于Picae系統(tǒng)。同時，因為缺少廢熱轉換器，其能量26概26 2727 10 29參考文獻i德國能源署(Dena),“配電網研究“,https://www.dena.de/themen-projekte/energiesysteme/flexibilitaet-und-speicher/iihttps://strom-report.de/strom/https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Energie/Unternehmen_Institutionen/ErneuerbareEnergien/ZahlenDatenInformationen/EEGinZahlen_2019_BF.pdf?__blob=publicationFile&v=3#:~:text=EEG%20in%20Zahlen%202019%201%20Vorwort%202%2F83%2031.12.2019,%28Anzahl%29%20702%2015.122%2011%2028.363%201.467%201.868.1561.920.943.iv有關靈活性措施的更多信息可參見報告“德國電力系統(tǒng)的靈活性技術和措施”:/fileadmin/user_upload/china/media_elements/Flexibility_Technologies_and_Measures_in_the_German_Power_System.pdfv有關數據中心靈活性潛力的其他信息可參見報告“德國和中國數據中心的靈活性”:/fileadmin/user_upload/china/media_elements/publications/EnTrans/Data_centre_flexibility_in_Germany_and_China.pdfvi德國能源署,“分散的靈活性和可再生能源的整合”,/fileadmin/user_upload/china/media_elements/publications/2022/Decentralized_Flexibility_and_Integration_of_Renewable_Energy_EN.pdf/fileadmin/user_upload/china/media_elements/publications/2022/Decentralized_Flexibility_and_Integration_of_Renewable_Energy_EN.pdfviii國際可再生能源機構(IRENA),“儲能成本”,/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2017/Oct/IRENA_Electricity_Storage_Costs_2017.pdfix弗勞恩霍夫協(xié)會,“關于創(chuàng)新能源技術的簡短報告“,https://www.dena.de/fileadmin/dena/Publikationen/PDFs/2021/211005_DLS_Gutachten_Fraunhofer_ISEfinal.pdfxiBenekin驕傲!,PV雜志https://www.bmbf.de/SharedDocs/Publikationen/de/bmbf/FS/31538_Forschung_und_Innovation_fuer_die_Menschen_en.pdf?__blob=publicationFile&v=7xiii德國聯(lián)邦教育與研究部,“未來戰(zhàn)略”,https://www.bmbf.de/bmbf/de/forschung/zukunftsstrategie/zukunftsstrategie_node.htmlxivArendseHuld年4月22日,參見/news/earth-day-2022-whats-the-state-of-chinas-energy-transition/rgxvi德國能源署和德國國際合作機構,2022年8月,參見/fileadmin/user_upload/china/media_elements/publications/2022/Decentralized_Flexibility_and_Integration_of_Renewable_Energy_EN.pdfxvii關于中國的分布式能源定義的差異,參見我們的報告“分散的靈活性和可再生能源的整合”第25頁./a/202208/09/WS62f1c199a310fd2b29e711dd.html30/a/202207/08/WS62c785c4a310fd2b29e6b34a.htmlxxi“ChinaPlansforCheaper,LongerLastingEnergyStorageby2025”,彭博新聞,21March2022年3月21日,參見/news/articles/2022-03-21/china-plans-for-cheaper-longer-lasting-energy-storage-by-2025xxii“追蹤清潔能源創(chuàng)新:聚焦中國”,國際能源署(IEA),2022年,參見/reports/tracking-clean-energy-innovation-focus-on-chinaxxiv弗勞恩霍夫協(xié)會,“創(chuàng)新能源技術簡短報告“,https://www.dena.de/fileadmin/dena/Publikationen/PDFs/2021/211005_DLS_Gutachten_Fraunhofer_ISEfinal.pdfxxv夫協(xié)會,“創(chuàng)新能源技術簡短報告“,https://www.dena.de/fileadmin/dena/Publikationen/PDFs/2021/211005_DLS_Gutachten_Fraunhofer_ISEfinal.pdfxxvi/how-power-kites-work/xxvii/2021/12/07/hybrid-wind-solar-generator-for-rooftop-applications/xxviii/energyexplained/hydropower/tidal-power.phpxxx“中國在清潔能源領域的主導地位可能面臨電池方面的挑戰(zhàn)”,彭博新聞,2022年2月17日,參見/news/articles/2022-02-17/china-s-clean-energy-dominance-may-face-challenge-in-batteriesxxxi“追蹤清潔能源創(chuàng)新:聚焦中國”,國際能源署(IEA),2022年,參見/reports/tracking-clean-energy-innovation-focus-on-china/sites/default/files/2022-02/Solar%20Energy%20Supply%20Chain%20Report%20-%20Final.pdfxxxiii“光伏全球供應鏈”,國際能源署(IEA),2022年7月,參見/reports/solar-pv-global-supply-chains/executive-summaryxxxiv“追蹤清潔能源創(chuàng)新:聚焦中國”,國際能源署(IEA),2022,參見/reports/tracking-clean-energy-innovation-focus-on-chinaxxxv德國能源署,“分散的靈活性和可再生能源的整合”,/fileadmin/user_upload/china/media_elements/publications/2022/Decentralized_Flexibility_and_Integration_of_Renewable_Energy_EN.pdfxxxvi國際可再生能源機構(IRENA),“儲能成本”,/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2017/Oct/IRENA_Electricity_Storage_Costs_2017.pdfiggener/abs/2203.06762xxxviii國際可再生能源機構(IRENA),“儲能成本”,/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2017/Oct/IRENA_Electricity_Storage_Costs_2017.pdfxxxix國際可再生能源機構(IRENA),“儲能成本”,/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2017/Oct/IRENA_Electricity_Storage_Costs_2017.pdfxlThielmann,Axel,等人.“儲能路線圖(2017年更新)”(2017).xliThielmann,Axel,等人.“儲能路線圖(2017年更新)”(2017).xliiEdstr?m,Kristina.“電池2030+路線圖”(2020).31xliv參見/archive/statistics/202202/27/content_WS621b6715c6d09c94e48a58a4.htm lxlv中國在清潔能源領域的主導地位可能面臨電池方面的挑戰(zhàn)”,彭博新聞,2022年2月17日,參見/news/articles/2022-02-17/china-s-clean-energy-dominance-may-face-challenge-in-batteries2022年2月24日,參見/business/article/3168078/climate-change-china-slash-costs-energy-storage-systems-industry-leapfrog/sites/default/files/2022-02/Solar%20Energy%20Supply%20Chain%20Report%20-%20Final.pdf;“新能源展望”,彭博新能源財經,2021.xlviiiThielmann,Axel,等人.”儲能路線圖(2017年更新)”,德國弗勞恩霍夫系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所,2017.xlixThielmann,Axel,等人.”儲能路線圖(2017年更新)”,德國弗勞恩霍夫系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所,2017.lThielmannAxel線圖(2017年更新)”,德國弗勞恩霍夫系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所,2017.liThielmannAxel.”儲能路線圖(2017年更新)”,德國弗勞恩霍夫系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所,2017./news/e-zinc-signs-pilot-project-130000579.htmliRyanKennedyPVhttpswwwpv/2021/08/05/multi-day-iron-air-batteries-reach-commercialization/livThielmann,Axel,等人.“儲能路線圖(2017年更新)”,德國弗勞恩霍夫系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所,2017.lvThielmann,Axel,等人.“儲能路線圖(2017年更新)”,德國弗勞恩霍夫系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所,2017.lviThielmann,Axel,等人.“儲能路線圖(2017年更新)”,德國弗勞恩霍夫系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所,2017.lviiThielmann,Axel,等人.“儲能路線圖(2017年更新)”,德國弗勞恩霍夫系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所,2017.lviiiThielmann,Axel,等人.“儲能路線圖(2017年更新)”,德國弗勞恩霍夫系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所,2017.lixThielmann,Axel,等人.“儲能路線圖(2017年更新)”,德國弗勞恩霍夫系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所,2017.lxAndyColthorpe,“依賴煤炭的蒙古的第一個太陽能加儲能項目將使用NGK公司的鈉硫電池”,儲能新聞,2021年3月25日,參見https://www.energy-storage.news/coal-dependent