一個新的研究表明，持續時間較短的電池存儲系統的電能可能取代加利福尼亞即將關閉的峰值電廠的大部分份額。儲能系統為峰值需求提供電力服務的時代才剛剛開始，因此這個市場的規模非常具有爭議。

加利福尼亞州已經關閉了一個天然氣發電廠，傾向于部署電池儲能系統。在其他地方，監管機構呼吁PG＆E公司采用儲能系統，而不是維護兩個現有的天然氣峰值電廠。亞利桑那州的一家公用事業公司最近采購了Asolarand電池儲能項目，專門為電力高峰時段提供服務。

當電力需求最高時，這些是電網獲得電力的重大轉變的早期跡象。美國國家可再生能源實驗室研究員Paul Denholm表示：“在過去幾年中，作為峰值電力替代品的儲能系統的數量大幅增長。我擔心的是，這種情況可能令人振奮，但這有真正的市場嗎？”

當一個新市場出現并吸引投資時，它會帶來一些風險。在PJM頻率調節的早期儲能市場中，出現過這種情況，而PJM頻率調節由于過飽和度和規則變化大部分已經枯竭。

Denholm和同事Robert Margolis決定使用來自加利福尼亞州的負載數據和模擬太陽能光伏生產測試儲能設備的市場潛力。他們的新研究表明，僅加利福尼亞的峰值電力就構成了巨大的市場機會，隨著太陽能容量的增加，這一機會將繼續增加。

首先，Denholm和Margolis建立了一個基準線，即可以在沒有任何間歇性可再生能源的情況下如何滿足峰值需求。他們模擬了采用4小時儲能系統。隨著更多電池上線運營，它們逐漸使峰值變平，最終需要更長的時間單位來滿足額外的峰值需求，如下圖所示。

一旦有足夠的4小時儲能進入市場以獲得最高容量，它就會使峰值變平超過4小時，從而為這類資產帶來了市場限制

2020年4小時儲能市場規模的保守上限約為3000兆瓦。沒有采用太陽能發電的儲能系統是一個純粹的假設情景。在確定基線后，研究人員測試了儲能效率以滿足不同太陽能發電水平下的峰值。

在太陽能光伏發電水平較低的情況下，與沒有采用太陽能發電相比，4小時儲能市場規模實際上會減少，因為太陽能會降低凈負荷。不過，一旦太陽能普及率達到11％，儲能市場將超過基本情況。加利福尼亞州已經通過了這一點，因此儲能開發商不必擔心太陽能發電會削弱他們的前景。

超過11％的太陽能透過率，增量太陽能使系統峰值變得更加尖銳，產生著名的“鴨型曲線”。而凈負荷在白天下降，隨著太陽下山和住宅用電增加，夜晚用電會激增。

這種情況對于4小時儲能是一件好事。研究發現，當加利福尼亞州到2020年太陽能普及率達到17％時，儲能市場的容量將增至7000兆瓦。

這種容量遠遠超過為早期儲能開發商所在的輔助服務市場。相比之下，整個美國的頻率調節市場低于5000兆瓦。研究發現，如果加利福尼亞州的太陽能發電量達到30％，它可以支持接近10000兆瓦的4小時儲能用于滿足峰值需求。

隨著加州部署更多太陽能產能，4小時儲能的潛在市場將繼續增長

“這是一個價值數十億美元的潛在市場，”Denholm說。“看起來這個持續時間較短的儲能系統可以滿足加利福尼亞大部分的峰值容量需求。”

加利福尼亞州擁有20.8千兆瓦的峰值容量。研究人員估計，根據以往的經濟，在未來20年內，可能將關閉13千兆瓦的電廠容量。同時，由于加利福尼亞州對電廠運營加大監管，到2029年，將減少發11,000兆瓦的電廠發電容量，其大部分容量也服務于峰值功率需求。

這項研究的數據表明，4小時儲能本身可能無法在經濟上彌補傳統峰值電廠的缺口。然而，這需要進一步的探索。在接下來的十年或二十年中，鋰離子電池的成本將變得更低，放電持續時間比目前更長。同時，數十家公司正在競相采用替代技術以實現持續更長的儲能系統。

“這種相對短期儲能系統的機會正在增加，但最終會有一個限制，”Denholm說。 “如果企業想做更多的事情，就像采用一些脫碳方案所要求的那樣，可能需要采用更長時間的儲能系統。”

這項研究加深了人們對儲能和太陽能的共同理解。太陽能發電的增加也改變了需求曲線的形狀。準確預測未來電池容量市場需要了解這些相互作用的力量。

這個報告主要專注于加利福尼亞州，因為該州的太陽能發電和存儲部署在美國已經處于領先地位。但這些發現對其他采用這些資源的其他州也有利。

Denholm表示，加州的經驗教訓是，與傳統替代品相比，監管框架已經開始分析儲能的相對價值和生命周期成本的重要性。

Denholm 指出，“加州的儲能任務確實迫使公用事業公司開始關注儲能并進行分析，現在他們將考慮如何權衡相對優勢。”

還有其他的州正在采用強大的儲能政策，其中包括馬薩諸塞州、紐約州和亞利桑那州。

Denholm還希望在儲能系統在提供資源充足性方面進行更充分地探索。如果這種趨勢持續下去，加利福尼亞州開始關閉天然氣發電廠，并以儲能系統取而代之，人們將不得不面對如何操作這些資產以確保電網可靠性的難題。

Denholm說：“我們不希望儲能設備運行不當導致能源耗盡，這對每個人來說都是一場噩夢。”

與燃氣發電廠不同，電池儲能系統不能無限期地運轉。而為了收集可靠的儲能系統優化調度數據，還需要更多的操作。