采用电池储能系统也可能会增加碳排放?

储能网2022-06-21 14:35:33

中国储能网讯:根据美国罗彻斯特理工学院的一个研究小组的调查研究表明,电池储能不一定能帮助电网脱碳。在许多情况下,电池储能还有可能增加煤炭消耗。

由RIT Golisano可持续性研究所的Naga Srujana Goteti领导的研究团队发现,安装在美国大陆中部独立系统运营商(MISO)电网上的电池储能可能会增加煤炭消费量,导致碳排放增加。 


这一发现并不令人意外,因为煤炭是MISO电网的主要发电的能源之一。但是在纽约州,煤炭是其发电组合的次要组成部分,如果天然气价格很高,电池储能仍可能导致排放增加。

该研究报告指出:“鉴于当前天然气价格低迷,增加储能量会略微降低纽约州的碳排放量,同时增加美国大陆中部独立系统运营商(MISO)的碳排放量。如果储能部署能够使高排放的发电机(如煤电厂)替代天然气等更洁净的工厂,那么储能部署将会增加碳排放。”

这个研究还研究了碳排放、发电组合和定价之间的复杂关系。

由于研究中的电池在电价下跌时设置为充电,当电力价格上涨时设置为放电,当能源需求低时,它们会增加任何生成电源的消耗。例如,在像MISO这样以煤电为主的电网中,夜间充电时会产生额外的电力需求,即使提供风力发电,燃煤的电力也会大大增加。这种燃煤的电力随后在需求高峰期释放,通常取代低碳天然气。

因此,“以煤电为基础的电网中,即使从可再生能源收取电力,储能部署也会增加排放量。”Goteti说,“除非过量的可再生能源发电正在减少,并且可用于充电。”

而这取决于燃料定价,即使在像纽约州的独立系统运营商管理的电网上,这种情况也可能存在,而在这种电网中,其发电主要是无碳能源。

纽约州的电力只有约3%来自煤炭,这意味着电池储能的排放通常来自于天然气。但如果天然气价格从目前的2.60美元上升到每百万英热单位5美元,将会首先采用煤炭发电,并最终用于储能系统充电,导致整体排放量增加。

研究人员能够粗略地计算出,在电网上需要多少可再生能源才能开始削减排放量。在MISO的电网中,只有风能和太阳能的份额达到18%,储能部署才能保持碳平衡。与纽约州一样,这一水平对天然气价格高度敏感。如果MISO的天然气价格达到每百万英热单位5美元,那么系统运营商需要从可再生能源中获得35%的发电量,然后才能实现碳中和。

该研究评论说,可再生能源发电要达到这种比例可能至少需要10年。

目前,MISO的太阳能发电量可以忽略不计。大约7.6%的运营商电力来自风力发电,另有3.3%来自其他来源的组合,包括水电和生物质能,还有柴油。

报告总结说:“天然气价格的影响不利于储能的经济和环境影响。我们发现储能引发的零排放或负排放取决于目前较低的天然气价格。然而,如果天然气变得更加昂贵,储能部署提供能源套利只会带来经济上的意义,在这种情况下,储能会促使更多地使用煤炭,增加系统排放。”

虽然对于那些假设电池通过采用可再生能源而自动减少排放量的人来说,这项研究可能会让人清醒,但Goteti和她的同事们也发现,这种情况可能会随着碳税而发生根本变化。

研究报告称:“发电机排放的碳排放价格将转变运营模式,即使在当前的风能和太阳能能源情况下,储能部署也能保持碳中性。”

调研机构GTM Research公司高级能源存储分析师Daniel Finn-Foley说:“这取决于企业为什么要安装储能系统。如果在MISO的电网添加储能,那么其目标是为了实现收入最大化,而不是限制温室气体减排。运行储能系统以提供另一种经济效益较低的服务,例如捕获受限的风力或将太阳能转换到峰值时段发电,将产生不同的结果。”

去年1月,研究人员发现,如果不直接与可再生能源配套使用,家用电池储能系统可能成为一个重要的碳排放源。(中国储能网独家编译,转载请注明来源)