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低碳发电能力的日益普及要求电力系统具有更大的灵活性。图 1 比较了美国、欧盟、德国和英国 (GB) 的 30 项研究结果，涉及可变可再生能源 (VRE) 份额不断增加的低碳电力系统所需的储能能量和功率。能量和功率需求分别用年度电能和峰值电力需求来表示。大多数研究似乎都认为，要使 VRE 渗透率达到 50%，电力市场需要的储能能量容量和功率容量分别低于 0.02% 和 20%。以英国为例，峰值需求约为 50 GW，年度电能需求量为 300 TWh，这将相当于需要 10 GW 和 60 GWh 的储能容量。

随着 VRE 渗透率的提高，储能需求呈指数级增长。当渗透率达到 80% 和 90% 时，能源容量需求分别增加到 0.03-0.1% 和 0.05-0.2%（在英国的例子中为 60-300 GWh 和 150-600 GWh）。功率容量需求增加至 20–50% 和 25–75%（10–25 GW 和 12.5–37.5 GW）。不同研究的结果之间存在很大差异，特别是在储能容量方面，因为图 1 中的研究涵盖了多个地区，并对提供灵活性的技术组合做出了不同的假设（即储能与电网互连、灵活发电 以及 需求侧响应 DSR）。

图 1 - (a)储能能量和 (b)储能功率需求与可变可再生能源渗透率的函数关系。功率要求是相对于年电力或峰值电力需求来显示的。数据基于对美国、英国、德国和欧盟低碳电力系统电力储能需求建模的 30 项研究的文献综述，部分数据由 Zerrahn 等人于 2018 年发表在“电力储能经济学”中对于可变的可再生能源。” Budischak 情景：GIV — 并网车辆、国家电网情景：CR — 社区可再生能源、TD —温度两度上升、SP — 缓慢进展、CE — 消费者进化。Repenning情景：KS 80/95–80%/95% 减排。

系统消纳低比例的 VRE 相对容易，因为其可变性可以通过传统发电站调度的轻微改变来适应。随着 VRE 份额进一步增加，管理供需平衡变得越来越困难。在大多数具有成本效益的低碳能源系统中，需要成倍增加电力容量来消纳越来越多的过剩可再生能源，以便延后使用。额外的可变电力容量和预计发电时间的综合影响意味着能源容量需求以更高的指数速度增加，以确保始终有足够的电力。不仅需要更多的备用电源，而且还需要更长的储能时长。