加州計劃在2045年之前消除化石燃料發電廠的碳排放，因此將會加快太陽能發電和儲能系統部署。這些趨勢表明，與目前安裝的鋰離子電池儲能系統相比，電網將受益于持續放電時間更長的長時儲能系統。

不過，究竟部署多少儲能系統是一個問題，因為近期沒有部署長時儲能系統跟蹤記錄，而且許多潛在的儲能技術在儲能領域的應用案例數量比較有限。今年早些時候，加州監管機構提出了到2026年需要部署將近1GW長時儲能系統要求。

但加州儲能聯盟的一份最新分析報告表明，到2030年，加州還需要部署更多的儲能系統：到2030年實現部署裝機容量為11GW儲能系統目標，到2045年實現部署裝機容量為45GW到55GW儲能系統。調研機構Strategen公司通過更精細的時間粒度對加州電網的未來發展進行建模，并且對聲稱能有效存儲5小時、10小時和100小時電力的新興儲能技術進行了更詳細成本假設。

加州儲能聯盟政策經理Jin Noh說：“長時儲能系統的部署需要比我們想象還要快，儲能資源需求如此之高，以至于我們現在必須開始穩步采購，以實現2045年清潔能源目標。”

不同的模式，不同的結果

監管機構加利福尼亞公共事業委員會使用Resolve模型進行長期規劃，該模型專門用于高度可再生能源系統的投資規劃。但是，該模型使用37個獨立日的“智能采樣”來創建潛在風力發電、太陽能發電、水力發電和負載狀況的匯總帳戶。

不過，該框架并沒有追蹤到可能會制約電網的那種極端條件，比如持續的熱浪天氣或太陽能發電量長期不足。

Noh說：“找到這些代表性的日子并進行平均計算，可能就會錯過一些真正推動投資需求的異常事件。”

為了解決這個問題，該研究使用了GridPath模型，該模型允許對每年的每個小時進行連續建模。研究報告的作者指出，這樣做可以捕獲較長時間的能量轉移動態。這種方法計算量更大，因此加州儲能聯盟只對2030年和2045年所需的增加量進行了建模。該分析不包括輸電限制。

加州儲能聯盟的研究還深入研究了一系列長時儲能技術，分別為5小時、10小時和100小時的儲能系統建立了可概括成本假設。儲能系統成本假設是另一個經常爭論的話題，選擇不切實際的假設，那么模型最大限度地減少儲能系統的作用。但就成本結構而言，長時儲能技術幾乎沒有公開記錄。

借助全年的每小時的模型以及更詳細的技術資料，建模人員應用了加利福尼亞州向無碳能源過渡的參數，以了解投資哪種儲能組合更有意義。

儲能時間更長

目前在美國，鋰離子電池儲能系統占據了儲能部署的絕大部分容量，具有成本效益的典型電池儲能系統的持續放電時間為4小時。Strategen公司究預計，隨著加利福尼亞州電網向其清潔能源目標邁進，長時儲能系統將最終挑戰這一主導市場地位。

Strategen公司的基本模型選擇了鋰離子電池儲能系統作為2020年到2030年的主要儲能資源，但長時儲能技術將主導2030年至2045年儲能部署。

這個基本方案要求到2045年部署的長時儲能系統的裝機容量將達到45GW，而其中包括部署裝機容量為10GW鋰離子電池儲能系統。在碳排放目標更嚴格的情況下，需要部署裝機容量為55GW長時儲能系統。而通過對太陽發電量較低的時段進行規劃，部署長時儲能系統的裝機容量為49GW。

這個基本案例設想在未來十年內鋰離子儲能系統將保持領先地位，而隨著太陽能發電設施部署的加速，長時儲能技術將在2030年之后占據主導地位。通常選擇的長時儲能系統是指抽水蓄能設施，這是加利福尼亞公共事業委員假設包括的持續放電時間最長的儲能資源。

加州儲能聯盟在其發布的一份新聞稿中表示，55GW對于儲能部署來說是一個驚人數字，并指出這將是2010年以來加州累計部署儲能系統裝機容量的150倍。

研究報告的作者計算得出，實現基本案例的擴展，到2045年每年將節省15億美元，這主要是因為降低容量成本。長時儲能系統將捕獲原本會被削減的太陽能發電量，并在需要時以比替代容量資源支付更少的費用。

有些政策必須改變

加州長時儲能開發商面臨的一個主要挑戰是，目前客戶沒有真正的理由開發長時儲能技術。該州致力于確保足夠容量的資源充足計劃。

研究報告指出，“根據這一規則，任何超過4小時的儲能系統不會因為增加調度能力而獲得額外的容量費用，并且任何長時儲能系統都將無法獲得其他收益履行其容量義務。”

迄今為止，長時儲能系統的開發和部署在尋找客戶方面一直停滯不前，例如Joshua Tree公園附近的一個抽水蓄能設施開發項目。而長時儲能開發商也許不得不等待客戶要求部署長時儲能技術。今年秋天，一些社區選擇聚合商招標采購到2026年交付的持續放電時間為8小時或時間更長的長時儲能系統。

Noh指出，更改4小時持續放電時間的規則將是一個很好的開始。該研究報告還建議將加州的資源充足性規劃與其長期資源組合模型相結合。