如今，隨著可再生能源普及率的提高，儲能系統(tǒng)的市場需求也在增長。但是現(xiàn)有的儲能技術可能無法滿足這種需求。

美國能源部（DOE）資助計劃旨在通過提高交易效率以更低成本來解決該問題。

現(xiàn)有的儲能技術在放電持續(xù)時間方面有所不足。已占據(jù)約90％儲能市場的鋰離子電池，可經(jīng)濟運行約4小時。抽水蓄能電站在容量方面占據(jù)了當今最大的儲能份額，可以在某些條件下，通過蓄水池放水來產(chǎn)生電力，將會長達20小時。

但隨著可再生能源采用超過50％，對持續(xù)時間更長的儲能需求將會增長。

對滿足儲能需求的太陽能預測

對持續(xù)時間較長的儲能需求特別適用于太陽能發(fā)電占主導地位的地區(qū)。

Concerned Scientists聯(lián)盟高級能源分析師Michael Jacobs表示，未來70%的電力是由太陽能發(fā)電設施產(chǎn)生，但很容易出現(xiàn)這樣的情景：連續(xù)幾天陰天或下雨可能會讓太陽能發(fā)電難以滿足客戶需求。

填補這一差距是美國能源部資助計劃的主要目標，該計劃為可以將儲能持續(xù)時間延長至100小時的技術提供資助。

上個月，美國能源部高級能源研究計劃署（ARPA-E）向10個致力于突破儲能系統(tǒng)放電時間的項目提2800多萬美元的資金。ARPA-E的持續(xù)增加電力儲能(DAYS)計劃旨在將儲能系統(tǒng)的持續(xù)時間延長至100小時。

100個小時僅僅比4天多一點，但與目前的放電持續(xù)時間相比是一種指數(shù)飛躍。而ARPA-E計劃讓儲能廠商開發(fā)其長時儲能的早期技術做好準備。

“風能和太陽能將成為未來成本最低的電能形式。”ARPA-E的持續(xù)增加電力儲能(DAYS)項目主任Paul Albertus表示。“因此很明顯，未來10 對于持續(xù)時間更長儲能系統(tǒng)的需求將會增長。”

一些抽水蓄能電站可以達到100小時的儲能要求，但會受到一些因素限制。而大多數(shù)抽水蓄能電站時間大約在20小時左右，幫助建立持續(xù)增加電力儲能(DAYS)計劃ARPA-E的一位工作人員Joseph Manser表示。鋰離子電池可以更多地串聯(lián)實現(xiàn)100小時的儲能，但這代價非常昂貴。

Manser說，“DAYS計劃正在尋找的不是調(diào)整現(xiàn)有技術或是技術突破，而是針對以獨特方式權衡成本的技術。”

“我們正致力于研究低能耗的儲能系統(tǒng)。”Albertus說。他表示，長時放電的儲能系統(tǒng)具有不同類型的成本結(jié)構，它們循環(huán)次數(shù)較少，而且資本成本和運營維護往往較低。而長時放電儲能系統(tǒng)的成本通常為5美元/千瓦時至30美元/千瓦時，相比之下，鋰離子系統(tǒng)的成本高達150美元/千瓦時。

有效可行的長時儲能技術

液流電池可能是當今市場上最可行的儲能技術，但它們也面臨著效率挑戰(zhàn)。液流電池的往返效率通常為約75％，而鋰離子電池的往返效率為90％至99％。調(diào)研機構Navigant Research公司高級研究分析師Alex Eller表示，當放電持續(xù)時間延長到8到10個小時時，液流電池的平均成本將會超過鋰離子電池。

Manser 說，“回到現(xiàn)實，電網(wǎng)建立在可以持續(xù)運行的發(fā)電廠的基礎上，只要提供足夠的燃料，就可能一直發(fā)電，而這就是一種長時儲能。”

在獲得ARPA-E資助的10個儲能項目中，其中有熱儲能系統(tǒng)、液流電池、電解槽燃料電池等。

通常，成功的儲能項目在實現(xiàn)商業(yè)化之前可能需要7到10年的時間。Albertus說，可能會有第二輪持續(xù)增加電力儲能(DAYS)計劃，這取決于美國國會的決定。

“三年后，我們可能會看到這些儲能技術將會發(fā)生什么情況。”他說。