在向可再生能源过渡的过程中，通常需要强调对大量电力存储的需求。然而，仅仅关注电力会忽视更广泛的能源系统。本文倡导采用综合的跨部门方法（系统集成）来确定可再生能源系统最有效和最具成本效益的储能解决方案。它得出的结论是，仅研究单个子行业并不能确定最佳存储。相反，将电力部门与其他能源系统组件整合以创建智能能源系统为整合大型、可变的可再生能源输入提供了比仅仅依赖电力存储更好的选择。这并不能否定储电的重要性，储电在未来的其他用途中仍然至关重要。

　　从基于化石燃料的能源系统过渡到基于可再生能源的能源系统涉及从储存能源转向需要立即使用或储存的可变能源。这种转变往往凸显了对增加储能的需求，尤其是电力。一些人认为，可再生能源的生存能力取决于电力储存。然而，许多文献狭隘地关注智能电网环境中的波动电力和直接存储，而忽略了其他类型的电网，如天然气和热能。虽然电力储存是必不可少的，但将电力转化为其他可储存的能源形式是实现 100% 可再生能源供应的关键。因此，确定最佳解决方案需要超越单一部门智能电网方法的整体视角。

　　本研究使用智能能源系统方法检查了高效且具有成本效益的存储选项，表明最佳存储解决方案来自整合能源系统的子部门。它综合了作者之前的研究，分析了不同能源系统部分的存储、存储大小、成本和蓄热的作用。该研究还考虑了冷却、运输和生物质集成，展示了智能能源系统方法结合高效存储利用的好处。

　　储存电力和其他形式的能源之间存在根本的成本区别。电力储存是指输入和输出主要为电力的储存，尽管它通常涉及将电力转化为其他能源形式。这种转换过程使电力储存比储存热能、天然气或液体燃料更昂贵。例如，蓄热的经济性大约是电力储存的 100 倍，而天PG电子游戏 PG电子官网然气和液体燃料储存技术的投资要求甚至更低。这些比较基于地下天然气洞穴和油罐等技术。尽管如此，未来的可再生能源系统还可以使用生物质中的甲烷或甲醇以及电解中的氢气。

　　除了投资成本外，储电还面临更高的损失，尤其是在转换方面。气穴和油罐的损失可以忽略不计，而储热的损失约为 5%，具体取决于大小和停留时间。由于电力储存涉及与储存之间的转换，因此这些损失更为巨大。

　　由于这些高昂的投资成本和损失，电力存储技术的经济可行性在很大程度上取决于电价变化，而电价变化通常每天都会发生。然而，风能等可再生电力来源的间歇性往往不会产生显着的价格变化，这使得在丹麦等强风力发电系统中，电力储存投资在经济上是不可行的。这是因为存储的使用频率不够高，无法证明高初始投资的合理性。

　　图 1：电力、热能、天然气和液体燃料储存技术的投资成本和循环效率比较。请参阅附录 1 中的假设、详细信息和参考资料。

　　图 2.每个使用周期的年化投资成本与每年的使用周期数。在图中，成本还以生产可再生能源的成本为基准，此处用灰色表示一个较宽的成本跨度（沿横轴的延伸仅用于表示;可再生能源生产没有周期性依赖性）。

　　存储不同形式能源的每个使用周期的年化投资成本随每年使用周期的数量而变化。对电力储存的投资通常需要每年 300-350 次循环才能与生产可再生能源的成本相匹配。即使每年 400 次循环，电力储存投资成本也低于可再生能源生产成本的上限，这些成本包括购买电力来填充储存、运营和维护，不包括储存或转换损失。

　　因此，即使没有损失，储电的高初始投资成本也使得储电只有在几乎每天使用的情况下才能与可再生电力生产在经济上具有竞争力。另一方面，对热能、天然气和液体燃料储存的投资仍然是可行的，而且每年的周期要短得多。由于投资成本较低，这些存储选项允许数周、数月甚至数年的能量存储。因此，这些替代存储技术的可行性要好得多，尤其是当能源系统重组以将可再生能源与热能、天然气和/或液体存储技术连接起来时。

　　虽然电力储存直接影响风力发电等波动的可再生电力来源的并网，但基于投资成本、循环效率和每个周期投资成本的简单比较表明，电力储存不足以实现系统平衡。电力系统需要恒定的平衡，但其他存储类型提供了更有利的解决方案。通过重组能源系统，将可再生能源与热能、天然气和液体储存技术连接起来，整合波动的可再生电力来源变得更加经济高效。

　　总之，虽然电力储存很重要，但与热能、天然气和液体燃料储存相比，其高成本和损失使得整合可再生能源的可行性降低。包括这些替代存储技术的更全面的方法以更低的成本提供更好的系统平衡和灵活性，从而促进可再生能源集成到整个能源系统中。

　　规模经济会显著影响存储成本。社区级存储（例如区域供热系统）比个人家庭存储更具成本效益。例如，与较小的本地系统相比，大规模蓄热可以将单位成本降低五倍。尽管区域供热系统会产生热量损失，但整体效率的提高超过了这些损失。同样，规模经济也适用于电力储存，但程度较小。在社区层面设计可再生能源系统以避免电力储存，而是使用热能、天然气或液体燃料，有助于整合波动的可再生电力来源。

　　Smart Energy Systems 集成了智能电力、热力和天然气网络，以确定协同效应并实现最佳解决方案。这种方法涉及新技术和基础设施，为能源转换创造灵活性。Smart Energy Systems 通过连接电力、热能和运输部门来补偿可再生资源的可变性。热泵和电动汽车在提供灵活性和储存可再生电力方面发挥着至关重要的作用。电力燃料还连接了电力和运输部门，使可再生电力储存为天然气或液体燃料。智能能源系统方法对于设计具有成本效益和高效的可再生能源系统至关重要。

　　虽然未来的供热需求将减少，但完全消除对空间供暖的需求在技术上是具有挑战性的。因此，经济高效的解决方案涉及平衡节能与可再生能源供应，同时考虑个人和公共系统，如区域供热。研究表明，将节热与城市地区的区域供暖和农村地区的单个热泵相结合是成本最低的方法。区域供热允许电力生产和工业产生的余热，可以替代很大一部分天然气和石油。将风能和其他波动的可再生能源与大型热泵和蓄热相结合将至关重要。Power-to-heat 技术提供虚拟电力存储，提供了一种经济高效的方式将可再生电力存储为热能，从而有效满足加热和冷却需求。

　　交通部门电气化对于平衡电力系统的生产和需求是可行的，但并非所有交通需求都可以通过直接用电来满足。长途运输、海运和航空将依赖来自可再生资源的气体和液体燃料。电燃料通过将可再生电力储存为气体或液体燃料来提供灵活性，从而能够整合波动的可再生资源。这种方法允许可延迟负载并解决与可再生能源存储相关的调度问题。

　　使用智能能源系统方法对区域、国家和欧洲能源转型进行全面分析，证明了 100% 可再生能源系统的可行性。这些系统通过热能、气体和液体燃料储存每小时平衡可再生能源的生产和需求。智能能源系统通过增加波动发电的价值来提高可再生能源的经济可行性。例如，风力发电可以压低电力现货市场价格，但具有加热、冷却和运输可延迟负载的智能能源系统可以减轻这种影响。

　　考虑到储能对于整合可再生能源至关重要，无论是在现有系统中还是在未来的 100% 可再生能源供应中。狭隘地关注电力储存导致采用最昂贵的储存形式。相反，利用热能和燃料储存技术为整合可再生能源提供了一种更具成本效益和效率的策略。跨部门智能能源系统方法确定了卓越的存储选项和转换技术，从而最大限度地减少了对电力存储的依赖。探索替代存储类型以实现广泛的可再生电力集成，以更低的成本提供更好的系统平衡和灵活性。虽然电力储存对于其他目的仍然是必要的，但不应优先考虑将电力重新整合到电网中。