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在我們的手機、筆記本電腦和汽車中，都少不了電池的身影，電力存儲已經(jīng)無處不在。需求電氣化以及發(fā)電快速脫碳的要求使得電力存儲成為能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵步驟。

今天，全世界范圍與能源轉(zhuǎn)型相關(guān)的年總儲能需求已經(jīng)接近200GWh，其中超過四分之三的新增容量用于交通運輸，也就是我們熟知的電動汽車行業(yè)。

圖1  當(dāng)前和SDS場景中對電池的主要應(yīng)用需求

展望2040年，在國際能源署設(shè)定的可持續(xù)發(fā)展場景(SDS)中，電池和其他存儲技術(shù)的部署水平和適用范圍將大幅擴大：近1000萬GWh蓄電量將滿足多個行業(yè)的電力需求。

如此龐大的存儲量都是從哪來的呢？快和小編一起看看吧。

1、電動汽車的電池和儲能

理論上講，電能儲存可以與任何能源服務(wù)相結(jié)合，但是交通部門的電氣化特別依賴于電池技術(shù)的發(fā)展。

雖然目前上路的電動汽車僅占總車輛的1%(年銷量的3%以下)，但在SDS情景中，電動汽車充電電池將成為最大的單一電力需求來源。預(yù)估到2050年，這一比例將占全球總需求的5%左右。

為了支持SDS情景中的大規(guī)模運輸電氣化，至2040年，乘用車和商用輕型車輛所需的電池數(shù)量將增加100倍，而重型車輛所需的電池數(shù)量將增加14倍。同時隨著電池成本下降、性能提高以及平均電池組尺寸增加，電動汽車的行駛里程數(shù)和性能也隨之提高。

以下數(shù)據(jù)可能給你更直觀的感受：

自2010年以來，電動汽車電池的單位成本已經(jīng)下降了85%；

輕型乘用車和商用車的平均電池組現(xiàn)在比2018年多攜帶20%的能量；

電池尺寸平均尺寸增大30%。

2、固定應(yīng)用中的電池和儲能

全球電力總存儲容量不足200GWh，其中抽水蓄能發(fā)電（PSH）占90％以上，而電池僅占不到3％。但是PSH技術(shù)的發(fā)展受站點位置、長時間工期等因素限制。相反，電池在固定式能量存儲應(yīng)用中的使用呈指數(shù)增長。

在所有可用電池中，鋰電池占據(jù)主要的市場地位，除PSH以外，鋰離子技術(shù)的變體占新能源存儲裝置的90％以上，而飛輪和超級電容器等短期技術(shù)則低于2％。

圖2  2019年儲能技術(shù)的裝機容量

隨著市場、產(chǎn)品和服務(wù)的多樣化，用電不均勻性將對現(xiàn)有電網(wǎng)產(chǎn)生更大沖擊。因此，人們對電力系統(tǒng)靈活性與可調(diào)性提出了更高的要求。在電力供應(yīng)和需求都存在不確定性和多變性的情況下，我們需要的是用電端能根據(jù)供應(yīng)端的調(diào)度及時響應(yīng)調(diào)節(jié)，從而保持電力供需平衡。

圖3  2012、2019年儲能技術(shù)的應(yīng)用

在SDS情景中，電池存儲已成為這種靈活性的主要提供者，到2040年，容量將從2019年的6GW增加到550GW。

除此之外。電池的模塊化、交貨時間短、適用范圍廣等優(yōu)點，使得其具有深厚的發(fā)展?jié)摿?，預(yù)估到2040年電池存儲容量將超過PSH。

3、電池和儲能在能源轉(zhuǎn)型中的其他作用

隨著國家可再生能源發(fā)電比例的提高，靈活性需求轉(zhuǎn)向更長時間段（數(shù)天或數(shù)周）。為了滿足需求，人們越來越關(guān)注除鋰離子以外的其它電池技術(shù)，例如如非常適合長時間供電的鈉硫電池和更容易調(diào)節(jié)儲能容量的液流電池。

根據(jù)SDS情景，到2030年，全球電動汽車電池將存儲16,000GWh的能源，約為當(dāng)前全球存儲容量的100倍。這些漫游電池接入電網(wǎng)后，可以在適當(dāng)?shù)臅r候通過智能充放電提高電網(wǎng)柔性，使其容納更高比例的可變可再生能源，并減少上游發(fā)電和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的需求。

在電網(wǎng)可再生能源份額高或總體需求低的時期，鼓勵充電將是管理電動汽車充電模式的關(guān)鍵。到2030年，若是沒有進行相關(guān)管理，主要電動汽車市場（中國、歐盟和美國）的平均夜間高峰需求量可能會上升到4-10％。

現(xiàn)代社會對可靠電力供應(yīng)的依賴度越來越高，而電動汽車和固定式電力存儲市場的增長將使電池在未來變得更加重要，若是電能存儲技術(shù)能夠突破，能源轉(zhuǎn)型計劃將取得質(zhì)的飛躍。

參考資料：

IEA《Innovation in batteries and electricity storage》

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