Аккумуляторные системы хранения энергии как game changer в перестройке мировой электроэнергетики

За последнее десятилетие объем генерации солнечной и ветровой электроэнергии в мире увеличился более чем в 6 раз, при этом в отдельных странах доля этих энергоресурсов в производстве электроэнергии уже достигает 30% и выше. Переменный режим работы солнечных и ветровых электростанций в зависимости от погодных условий значительно повышает требования к уровню системной гибкости электроэнергетического комплекса, которые по мере продвижения низкоуглеродной парадигмы будут и дальше нарастать. В фокусе настоящей статьи – анализ перспектив развития аккумуляторных технологий хранения электроэнергии в качестве основного источника повышения возможности энергосистемы эффективно подстраиваться под изменения спроса и предложения на различных временных горизонтах. Автор показывает, что, во-первых, скачкообразное ускорение темпов ввода в эксплуатацию крупномасштабных аккумуляторных систем хранения электроэнергии в 2020–2021 гг. носит долговременный характер и обусловлено не только значительным снижением себестоимости литий-ионных батарей, но и мерами государственной поддержки и специальной настройки системы регулирования рынков электроэнергии в США, Китае и отдельных странах Европы. Во-вторых, конкуренция среди производителей на рынке литий-ионных батарей будет усиливаться. В-третьих, существующие технологии позволяют с приемлемыми издержками осуществлять только внутридневное хранение электроэнергии, при этом разработка низкозатратного способа длительного хранения электроэнергии могла бы коренным образом расширить границы продвижения переменных во зобновляемых источников энергии и открыть дорогу к достижению углеродной нейтральности. Активный поиск такой технологии осуществляют большое число крупных компаний и небольших стартапов, а также ведущих университетов и лабораторий при поддержке государственного финансирования и частного, в том числе венчурного, капитала.

1. Жуков С.В., Золина С.А. США: финансо вые рынки и развитие сектора неконвенциональной нефти // Мировая экономика и международные отношения. – 2016. – Т. 60, № 11. – С. 14–24.

2. Battery Storage in the United States: An Update on Market Trends // U.S. Energy Information Administration, August. – 2021. – URL: https://www.eia.gov/analysis/studies/electricity/batterystorage/pdf/battery_storage_2021.pdf (дата обращения: 28.10.2021).

3. BP Statistical Review of World Energy // British Petroleum. – 2019. – June 2019. – URL: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2019-full-report.pdf (дата обращения: 28.10.2021).

4. BP Statistical Review of Wo rld Energy // British Petroleum. – 2021. – July 2021. – URL: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2021-full-report.pdf (дата обращения: 28.10.2021).

5. Castillo A., Dennice F. G. Gri d-scale energy storage applications in renewable energy integration: A survey // Energy Conversion and Management. – 2014. – Vol. 87. – P. 885–894. – DOI: 10.1016/j.enconman.2014.07.063.

6. Challenges in Ecofriendly Battery R ecycling and Closed Material Cycles: A Perspective on Future Lithium Battery Generations / S. Doose, J.K. Mayer, P. Michalowski, A. Kwade // Metals. – 2021. – Vol. 11, issue 291. – DOI: 10.3390/met11020291.

7. Clifford С. Stealthy battery company backed by Bill Gates, Jeff Bezos has a lot to prove // CNBC. – 2021. – August 25. – URL: https://www.cnbc.com/2021/08/25/form-energy-raises-240-million-on-ironair-battery-promise.html (дата обращения: 28.10.2021).

8. CNESA White Papers // China Energy Storag e Alliance. – n/y. – URL:http://en.cnesa.org/white-paper-access-multyear (дата обращения: 28.10.2021).

9. Critical review of energy storage systems / A.G. Olabi [et al.] // Energy. – 2021. – Vol. 214. – DOI: 10.1016/j.energy.2020.118987.

10. DOE Global Energy Storage Database // U.S. Dep artment of Energy. – n/y. – URL: https://www.sandia.gov/ess-ssl/doeglobal-energy-storage-database/ (дата обра щения: 28.10.2021).

11. Degradation of Commercial Lithium-Ion Cells as a Function of Chemistry and Cycling Conditions / Y. Preger [et al.] // Journal of The Electrochemical Society. – 2020. – Vol. 167, N 12. – DOI: 10.1149/1945-7111/abae37.

12. Electricity Storage Handbook in Collaboration with NRECA / A. Akhil [et al.] // Sandia National Laboratories, DOE/ EPRI. – 2013. – July 2013. – URL: https://www.sandia.gov/ess-ssl/publications/SAND2013-5131.pdf (дата обращения: 28.10.2021).

13. Energy Storage Grand Challenge Roadmap // U.S. Department of Energy. – 2020. – December 2020. – URL: https://www.energy.gov/sites/default/files/2020/12/f81/Energy%20Storage%20Grand%20Challenge%20Roadmap.pdf (дата обращения: 28.10.2021).

14. Energy Storage Industry White Paper 2021 (Summary Version ) // China Energy Storage Alliance. – 2021. – URL:https://static1.squarespace.com/static/55826ab6e4b0a6d2b0f53e3d/t/60d2fff40aec596dc9e5cd65/1624440841870/CNESA+White+Paper+2021-PDF (дата обращения: 28.10.2021).

15. Ferrara M., Burger S., Rodden J. A clean grid requires firm power. Here’s what that means for energy storage // Form Energy. – 2021. – April 19. – URL: https://formenergy.com/insights/a-clean-gridrequires-firm-power-heres-what-thatmeans-for-energy-storage/ (дата обращения: 28.10.2021).

16. Global Energy Storage Outlook H2 2021 // Wood Mackenzie. – 2021 . – September 2021. – URL: https://www.woodmac.com/reports/power-markets-global-energy-storage-outlook-h2-2021-532298 (дата обращения: 28.10.2021).

17. Hydropower Special Market Report. Analysis and forecast to 2030 // International Energy Agency. – 2021. – July 2021. – URL: https://iea.blob.core.windows.net/assets/4d2d4365-08c6-4171-9ea2-8549fabd1c8d/HydropowerSpecialMarketReport_corr.pdf (дата обращения: 28.10.2021).

18. Installed electricity capacity by country/ area (MW) by Country/area, Technology, Grid connection and Year // International Renewable Energy Agency. – n/y. – URL: http://pxweb.irena.org/pxweb/en/IRENASTAT/IRENASTAT__Power%20Capacity%20and%20Generation/ELECCAP_2021_cycle2.px/ (дата обра ще ния: 28.10.2021).

19. Inventory of Operating Generators as of July 2021 // U.S. Energy Inform ation Administration. – 2021. – September 2021. – URL: https://www.eia.gov/electricity/data/eia860m/archive/xls/july_generator2021.xlsx (дата обращения: 28.10.2021).

20. Li Y. Lithium Prices Are Soaring, Sparking More Deals for Key Battery Meta l // Bloomberg. – 2021. – October 7. – URL: https://www.bloomberg.com/news/articles/2021-10-06/lithium-s-shiningmoment-brings-record-prices-and-surgein-deals?sref=EtqQfjch (дата обращения: 28.10.2021).

21. McCorkindale M. UK sees record-breaking submitted battery storage capacity un der planning in Q2 2021 // Ener gy Storage News. – 2021. – August 4. – URL: https://www.energy-storage.news/uk-sees-record-breaking-submitted-battery-storage-capacityunder-planning-in-q2-2021/ (дата обращения: 28.10.2021).

22. Nautiyal H., Goel V. Sustainability assessment of hydropower projects // Journal of Cleaner Production. – 2020. – Vol. 265. – DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.121661.

23. O'Connor A., Loomis R., Braun F. Retrospective Benefit-Cost Evaluation of DOE Inves tment in Photovoltaic Energy Systems // U.S. Department of Energy. – 2010. – URL: https://www1.eere.energy.gov/analysis/pdfs/solar_pv.pdf (дата обра щения: 28.10.2021).

24. Plautz J. Tesla shifts battery chemistry for utility-scale storage Megapack // Utilit y Dive. – 2021. – May 18. – URL: https://www.utilitydive.com/news/tesla-shiftsbattery-chemistry-for-utility-scale-storage-megawall/600315/ (дата обращения: 28.10.2021).

25. Profit From Dynamic Containment in the UK // Inaccess. – 2021. – June 11. – URL: https://www.inaccess.com/about-us/ (дата обращения: 28.10.2021).

26. Projecting the Future Levelized Cost of Electricity Storage Technologies / O. Schmidt, S. Melc hior, A. Hawkes, I. Staffell // Joule. – 2019. – Vol. 3, issue 1. – P. 81–100. – DOI: 10.1016/j.joule.2018.12.008.

27. Pumped Storage Tracking Tool // International Hydropower Association. – n/y. – URL: https://www.hydropower.org/hydropower-pumped-storage-tool (дата обращения: 28.10.2021).

28. Shaqsi A., Sopian K., Al-Hinai A. Review of energy storage services, applications, limitations, an d benefits // Energy Reports. – 2020. – Vol. 6, suppl. 7. – P. 288– 306. – DOI: 10.1016/j.egyr.2020.07.028.

29. Shepardson D. Toyota to invest $3.4 billion on U.S. automotive batteries through 2030 // Reuters. – 202 1. – October 18. – URL: https://www.reuters.com/business/autos-transportation/toyota-invest-34-billion-us-automotive-batteries-through-2030-2021-10-18/ (дата обращения: 28.10.2021).

30. Treadgold T. Lithium Price Tipped To Rise After Warning Of ‘Perpetual Deficit’ // Forbes. – 2021. – July 2 . – URL: https://www.forbes.com/sites/timtreadgold/2021/07/02/lithium-price-tippedto-rise-after-warning-of-perpetual-deficit/?sh=2b912734ab73 (дата обращения: 28.10.2021).

31. UK Battery Storage Project Database Report // Solar Media. – n/y. – URL: https://marketresearch.solarmedia.co.uk/products/uk-battery-storage-project-database-report (дата обращения: 28.10.2021).

32. UN Comtrade Database // United Nations. – n/y. – URL: https://comtrade.un-.org/ (дата обращения: 28.10.2021).

33. Wayl and M. Ford and SK Innovation to spend $11 billion, create 11,000 jobs on new U.S. EV and battery plants // CNB C. – 2021. – September 27. – URL: https://www.cnbc.com/2021/09/27/fordbattery-supplier-to-spend-11point4-billion-to-build-new-us-plants.html (дата обращения: 28.10.2021).

34. World Energy Outlook // International Energy Agency. – 2020. – 462 p. – URL: https://www.iea.org/reports/worldenergy-outlook-2021 (дата обращения: 28.10.2021).

35. World Energy Outlook // International Energy Agency. – 2021. – 384 p. – URL: https://www.iea.org/reports/worldenergy-outlook-2021 (дата обращения: 28.10.2021).

36. Zaifman H., Schaff J., Combest T. One Step Forward: Ways and Means Committee Approves Expanded Renewable Energy Tax Credits. – 2021. – Sidley, October 5. – URL: https://www.sidley.com/en/insights/newsupdates/2021/09/one-stepforward-ways-and-means-committee-approves-expanded-renewable-energy-tax-credits (дата обращения: 28.10.2021).

37. Zell T., Langer R. Introduction: hydrogen storage as solution for a changing energy landscape // Physical Sciences Reviews. – 2 019. – Vol. 4, N 1. – P. 20170009.