流体电池储能系统的环境损益阈值:加州的一个案例研究( Environmental benefit-detriment thresholds for flow battery energy storage systems: A case study in California )

Shan Tian Haoyang He Alissa Kendall Steven J. Davis Brian Tarroja

能源储存系统对于获得与获取可再生能源有关的环境效益以取代以化石燃料为基础的发电至关重要，但生产这些系统也会通过其材料的使用和制造对环境造成影响。随着能源储存能力的扩大，以支持日益可再生的电网，其使用带来的环境效益可能会以不同于其生产带来的环境影响的速度扩大。这意味着存在容量阈值，超过这个阈值，安装额外的存储容量可能对环境有害。确定这类阈值对于确保未来电网的储能容量选择符合净减排目标十分重要，但目前的文献尚未对这类阈值进行研究。为了确定这样的阈值，我们将电网调度模型与生命周期分析相结合，以比较在未来的加州电网上部署三种不同的液流电池储能类型(>80%的风能和太阳能）的排放量减少与随着电网上安装的总电池容量的增加生产此类电池的排放量贡献之间的差异。根据电池类型和环境影响指标（温室气体或颗粒物质排放），我们发现，在部署容量为平均每天可再生能源发电量的38-76%（在我们加利福尼亚的情况下为256-512吉瓦时）时，储存的边际环境效益开始下降，在平均每天可再生能源发电量的105-284%（700-1810吉瓦时）时，储存的边际环境效益达到零。这种存储容量是可以想象的，但在评估大规模存储部署的环境效益时，必须评估存储的上游影响，否则它们可能会抵消区域电力系统脱碳的环境效益。

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