國際能源署IEA：電網規模存儲

什么是電網規模存儲？

電網規模存儲是指連接到電網的技術，可以存儲能量，然后在更有利的時間將其回饋給電網——例如，在夜間、沒有太陽能可用時，或者在天氣中斷時發電。泛使用的技術是抽水蓄能水力發電，將水抽入水庫，然后在不同時間釋放以發電，但這只能在某些地點進行。電池現在發揮著越來越大的作用，因為它們可以安裝在各種容量的任何地方。

儲能在清潔能源轉型中的作用是什么？

到2050 年凈情景設想大規模部署太陽能光伏和風能等可變可再生能源，并隨著更多終端用途電氣化而大幅增加總體電力需求。電網規模的存儲，特別是電池，對于管理對電網的影響、處理可再生電力輸出的每小時和季節性變化、同時在面對不斷增長的需求時保持電網穩定和可靠來說至關重要。

面臨哪些挑戰？

電網規模的電池存儲需要大幅增長才能實現凈零情景。盡管近年來由于電動汽車生產規模擴大，電池成本大幅下降，但市場混亂和電動汽車制造商的競爭導致電池生產中使用的關鍵礦物（尤其是鋰）的成本上升。現在越來越明顯的是，進一步降低成本不僅依賴于技術創新，還依賴于電池礦物的價格。

電網規模的電池存儲需要大幅增長才能實現凈零情景。盡管近年來由于電動汽車生產規模擴大，電池成本大幅下降，但市場混亂和電動汽車制造商的競爭導致電池生產中使用的關鍵礦物（尤其是鋰）的成本上升。現在越來越明顯的是，進一步降低成本不僅依賴于技術創新，還依賴于電池礦物的價格。

跟蹤網格規模存儲

電網規模儲能在2050年凈 情景中發揮著重要作用，提供重要的系統服務，包括短期平衡和運行儲備、電網穩定的輔助服務和推遲新輸配電線路投資，以及長期長期儲能和停電后恢復電網運行。

抽水蓄能水電是使用泛的存儲技術，在多個地區具有巨大的額外潛力。電池是可擴展性的電網規模存儲類型，近年來市場增長強勁。其他存儲技術包括壓縮空氣和重力存儲，但它們在當前電力系統中發揮的作用相對較小。此外，氫（單獨詳細介紹）是一種新興技術，具有季節性存儲可再生能源的潛力。

盡管正在取得進展，但電網規模存儲容量的預計增長目前尚未符合凈零情景的預期，需要付出更大的努力。

國際儲能署IEA 的跟蹤清潔能源進展 (TCEP) 評估了對清潔能源轉型至關重要的能源系統 50 多個組成部分的發展。評估的組成部分包括部門、分部門、技術、基礎設施和跨領域戰略。根據 2050 年凈情景軌跡對 2030 年的進展進行評估，并就如何沿著這一途徑“走上正軌”提供建議。

2022 年，清潔能源技術部署的進展非常迅速，盡管許多組成部分在層面尚未步入正軌。清潔能源經濟的勢頭明顯加快。2022 年的一些亮點包括：

電動汽車銷量增長55%，創下超過1000萬輛的歷史新高。有史以來次，宣布的電動汽車電池制造能力足以滿足 2030 年 NZE 情景中的預期需求要求。

核電新增裝機容量增長40%，新增裝機8吉瓦。雖然凈零情景中需要更高的部署，但在 2019 年至 2021 年容量增加保持穩定之后，2022 年的增長代表著明顯的進步。

熱泵銷售額再創歷史新高，增長 11%。這接近符合凈零情景所需的 15% 平均復合年增長率。

電解槽裝機容量增長超過20%，電解槽制造能力增長超過25%。不過，更大的故事可能尚未到來——根據目前正在開發的項目及其預計運營日期，到 2023 年底電解槽容量可能達到近 3 吉瓦，與去年相比，總容量增加了四倍多2022 年。

經濟整體能源效率比上年增長兩倍以上。這是繼幾年來相對較弱的改進之后向前邁出的積極一步。

能源系統中那些已經具備清潔技術且成本迅速下降的部分，例如發電和乘用車，進展速度更快。但要全面過渡到凈，就需要對能源生產和使用的所有領域進行脫碳。需要快速創新，將清潔技術推向市場，特別是對于能源系統中排放較難解決的部分，例如重工業和長途運輸。過去幾年，我們在創新方面取得了積極進展，但需要加快步伐，以便盡快在這些領域部署新型低排放技術。

不同地區和行業的轉型速度也不同。例如，2022年近95%的電動汽車銷量發生在中國、美國和歐洲。與此同時，近 75% 的運營和計劃碳捕集能力位于北美和歐洲。因此，評估一項技術“步入正軌”并不意味著該技術在所有國家都步入正軌，相反，一項“未步入正軌”的技術可能在某些特定國家進展更快。需要加強國際合作和強有力的政策制定，將進展推廣到所有地區，特別是新興市場和發展中經濟體。

主要市場的目標是通過新的資金和強化的建議來更大程度地部署新增存儲，在促進發展方面取得顯著進展的國家和地區包括：

·2022年，中國在電網規模電池儲能新增裝機方面處于地位，年裝機量接近5吉瓦。

·美國緊隨其后，在一年內投產了 4 吉瓦。2022 年 8 月通過的《通貨膨脹削減法案》包括對獨立存儲的投資稅收抵免，有望進一步推動未來的部署。

·印度在2022年9月發布的國家電力計劃草案中包含了發展電池儲能的雄心勃勃的目標。

·2023年3月，歐盟委員會發布了一系列關于政策行動的建議，以支持歐盟更大程度地部署電力存儲。

技術部署

抽水蓄能水電仍然是部署泛的存儲技術，但電網規模的電池正在迎頭趕上2021年，抽水蓄能水電總裝機容量約為160吉瓦。2020年，裝機容量約為8500吉瓦時，占總蓄電量的90%以上。大的產能位于美國。目前運行的大多數工廠都用于提供日常平衡。

然而，電網規模的電池正在迎頭趕上。盡管目前遠小于抽水蓄能水力發電容量，但預計電網規模電池將占儲能增長的大部分。電池通常用于每小時、每小時和每日的平衡。截至 2022 年底，電網規模電池儲能總裝機容量接近 28GW，其中大部分是在過去 6 年中新增的。與2021年相比，2022年裝機量增長了75%以上，新增存儲容量約11吉瓦。美國和中國市場，各自新增千兆瓦級規模。2022 年電網規模的電池技術組合與 2021 年基本保持不變。鋰離子電池存儲仍然是使用泛的，占所有新增裝機容量的大部分。

儲能系統的快速擴展對于解決電網上風能和太陽能光伏發電每小時的變化性至關重要，特別是當它們的發電份額在凈零情景中迅速增加時。在發電脫碳的同時滿足不斷增長的靈活性需求是電力行業面臨的核心挑戰，因此需要利用所有靈活性來源，包括電網加固、需求側響應、電網規模電池和抽水蓄能水電。

電網規模的電池存儲尤其需要大幅增長。在凈零情景中，2022 年至 2030 年間，已安裝的電網規模電池存儲容量將擴大 35 倍，達到近 970 GW。僅 2030 年就新增了約 170 吉瓦的裝機容量，高于 2022 年的 11 GW。為了實現凈情景，年度新增裝機容量必須顯著增加，在 2023 年至 2030 年期間每年平均新增裝機容量接近 120 GW時期。

2015-2030年凈零情景下電網規模電池儲能裝機容量

雖然鋰離子電池的創新仍在繼續，但成本的進一步降低取決于關鍵礦物價格。基于成本和能量密度的考慮，磷酸鐵鋰電池作為鋰離子電池的一個子集，仍然是電網規模儲能的。鋰離子電池的能量密度更高的化學物質，例如鎳鈷鋁（NCA）和鎳錳鈷（NMC），在家庭儲能和空間有限的其他應用中很受歡迎。

除了鋰離子電池之外，液流電池可能會成為固定存儲的突破性技術，因為它們在 25-30 年內不會表現出性能下降，并且能夠根據能源存儲需求以有限的投資調整規模。2022年7月，大的全釩氧化還原液流電池在中國投產，容量100兆瓦，儲能量400兆瓦時。

盡管過去十年鋰離子電池的價格大幅下降，但現在越來越明顯的是，進一步降低成本不僅依賴于技術創新，還依賴于電池礦物價格的上漲速度。鋰需求的主要來源是鋰離子電池行業。鋰是各種鋰離子電池的支柱，包括磷酸鐵鋰、NCA 和 NMC 電池。因此，鋰的供應仍然是塑造未來輕型客運和能源存儲脫碳的最關鍵因素之一。

此外，俄烏戰爭對電池金屬市場的影響也很明顯。陰極（鎳和鈷）和陽極（石墨）材料都會受到影響。俄羅斯是的電池級 1 類鎳生產國，占開采供應量的 20%。它也是分別第二和第四大鈷和石墨生產國。

從開采的鋰輝石到高純度和氫氧化鋰，自 2021 年初以來，鋰價值鏈各個組成部分的價格都在飆升。2022 年，鋰離子電池的價格自 2010 年以來上漲，價格上漲與 2021 年相比增長 7%。僅在 2023 年季度才出現一些緩解。

許多國家正在通過目標、補貼、監管改革和研發支持來支持存儲部署

2021年7月，中國 宣布計劃到2025年安裝超過30吉瓦的儲能（不包括抽水蓄能水電），比2022年的裝機容量增加三倍多。

2022年8月通過的美國《通貨膨脹削減法案》包括對獨立存儲的投資稅收抵免，預計這將提高新電網規模存儲項目的競爭力。

2022年9月，印度發布了國家電力計劃草案，為電池儲能的發展制定了雄心勃勃的目標，預計到2031-32年裝機容量將達到51至84吉瓦。

2022年12月，澳大利亞可再生能源機構（ARENA）宣布資助總計2GW/4.2GWh的電網規模儲能容量，配備并網逆變器，以提供目前由火電提供的基本系統服務植物。

2023年3月，歐盟委員會發布了一系列有關儲能的建議，概述了有助于確保歐盟更大程度部署電力存儲的政策行動。

發達經濟體和中國電網規模電池儲能投資有所回升，而抽水蓄能水電投資主要發生在中國。2022年電池儲能投資將超過200億美元，主要用于電網規模部署，占2022年總支出的65%以上。繼2022年穩健增長后，電池儲能投資預計將再創歷史新高，根據現有項目和政府設定的新產能目標，到 2023 年將超過 350 億美元。 目前，最重要的新增抽水蓄能水電容量投資正在中國進行：自2015年以來，絕大多數新增容量的最終投資決策都是在中國做出的，增量遠遠超過其他地區。