报告摘要

全球现在并未按照预想的计划在控制暖化不超过1.5摄氏度的道路上前进，要达到这一巴黎协定所制定的目标，人类需要在各行各业尽最大可能进行减排。而占到全球三分之一碳排放量的电力行业必将是这场全球减碳战役的主导，且需要在2040年达到净零排放的目标。为实现这一目标，电力行业需要借助创新技术来解决三个关键问题：1. 将现有发电量提升三倍已满足未来全球用电的需求；2.发电技术完成从化石燃料向可再生能源的转变；3. 维持社会和经济成本在可接受范围内。

在分析了一万多个关于成本-性能的数据后，这项报告提出要保证将来可再生能源占发电主体的电力系统的平滑性和稳定性，除了现有的锂电池和氢气燃机技术外，长时储能技术将是必不可少的解决方案。

长时储能技术包含多种储能形式，并且有望实现长时间尺度储能的低成本化和规模化生产。在现有短时储能锂电池技术的基础上，这些技术可以实现几小时、几天、甚至几个星期的储能需求，以保障电力系统的稳定性。不过，不同的长时储能技术还处在不同的技术成熟度上。这份报告将主要探讨新型储能技术：机械储能、热储能、化学储能、以及电化学储能。而锂电池、分布式氢气燃机、及抽水蓄能等技术将不在讨论之列。

当前快速增长的可再生能源发电装机量已经开始对电力系统造成冲击与挑战，包括发电量与用电量的不匹配，电网中电力流向的改变，以及可以人为调控输出的化石燃料发电占比逐渐下降。这些挑战都迫切地召唤着创新解决方案以解决电网在不同时间尺度上的稳定性，包括日间的、几天到几周的、以及季节性的。

长时储能就是最合适的解决方案之一，因为它们可以实现极低的度电成本：1. 它们解耦了储能的容量和充放电的功率；2.它们可以在各种地形或环境中大规模使用；3. 相比于升级输配电网络，它们的装机速度非常快。基于以上几个原因，越来越多的资本开始进入这一领域，到目前为止全球已有超过5GW/65GWh总装机的长时储能项目在运行或建设中。

而这还只是刚刚起步，因为我们的模型分析显示到2040年长时储能技术有望达到1.5-2.5TW总装机规模，是目前全部储能装机量的8-15倍。相应的，到2040年长时储能容量将达到85-150TWh，到时能储存全球用电量的10%。这些装机容量需要的投资金额将达到总计1.5-3万亿美元，到2040年将产生大约1.3万亿美元的投资回报。

这些数字的规模反映了长时储能技术的广泛用途以及它们在平衡电力系统和提高效率方面可以发挥的核心作用。其中包括维持电力系统的稳定性、助力企业签订电力购买协议、以及为使用偏远或不稳定电网的企业优化能源结构。同样，在离网系统中使用长时储能也有很大的潜力，因为离网系统的灵活性较低，且目前严重依赖化石燃料。但到目前为止，预计大部分的长时储能部署还是将与电力系统的调峰、调频和输配电网络效率优化等核心任务相关。

总之，长时储能在许多（但不是所有）情况下提供了低成本的灵活性解决方案。为了到 2040 年实现电网的最低成本脱碳，需要部署多样化的解决方案，因为大规模部署长时储能的回报是巨大的。根据估算，到2040年，长时储能的部署可减少每年15-23亿吨二氧化碳的排放，即当前全部电力系统排放量的10%至15%。仅在美国，到2040年的时候，长时储能每年就可以为电力系统实现完全脱碳节约350亿美元。

实现这个部署规模需要大幅降低长时储能技术的成本。长时储能理事会成员公司提供的预测表明，这些都是可以实现的，因为在此之前的其他新兴能源技术（包括太阳能光伏和风能）的发展提供了可以借鉴的道路。总之，成本降低将取决于研发、产量和规模生产效率的改进。同样，长时储能的部署进度也将与电力系统的脱碳率和可再生能源发电装机量密切相关。

虽然长时储能技术仍处于起步阶段，但在未来几年它们的装机量将快速攀升。在最理想的脱碳进度下，模型预测到2025年长时储能的装机量将达到30-40GW/1TWh。当可再生能源在电力系统的发电量中占到60%-70%的市场份额时，长时储能将迎来一个重要的里程碑，这也是设定了激进目标的国家将在2025年到2035年之间实现的情景，将促使长时储能技术作为成本最低的灵活性解决方案得到广泛应用。

然而，在实现这些目标之前，需要政府采取行动帮助降低成本、引导投资走向、并发出市场信号，使投资者能够从长时储能投资上获得有吸引力的回报。一个有利的政府环境应推出以下措施1. 长远的系统规划；2. 早期补偿机制，以在市场处于起步阶段时降低投资者的风险；3. 支持性政策、法规和市场机制的设计。

长远的系统规划，包括明确的可再生能源占比阶段目标，对于建立投资者信心至关重要。对早期部署和规模化生产的支持政策将有助于启动市场，并迅速降低成本曲线。最后，有效的市场机制设计，例如能够充分发挥长时储能价值的装机政策和市场交易机制，将使投资者能够从中赢利。总之，这些措施将最终促使我们以最低的社会经济成本实现能源转型。

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参考文献：

1.    https://www.ldescouncil.com/

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深圳市中和储能科技有限公司，立足于研发、推广与应用储能技术，旨在通过电化学储能技术的应用助力于实现中国“碳中和”的目标。发展初期，公司专注利用在储能领域已经积累多年的行业经验及杰出的研发能力向中国储能市场提供技术支持与咨询服务。同时，公司着重于对中国储能市场进行调查与分析，为中国市场研发或引入最先进、最有效的储能技术，包括但不限于：液流电池系统，锂离子电池材料，燃料电池，离子交换膜。