根据IDTechEx最新发布的报告《2024-2044年长时储能市场：技术、参与者、预测》，到2044年，全球将安装1.4太瓦时的长时储能（LDES）。虽然机械储能系统将是全球LDES部署的关键驱动力，但预计2040年代LDES技术将更加多样化。.
目前正在开发哪些LDES技术？
目前，多种低能耗储能（LDES）技术正在重点地区进行研发和商业化。这些技术可分为电化学储能技术、机械储能技术、热储能技术和氢储能技术。来自私营、公共和政府部门的资金投入已达约40亿美元，用于支持这些技术的研发（不包括氢储能）。.
储能技术分类。来源：IDTechEx
许多此类技术的成本可能低于锂离子电池（以美元/千瓦时计），这可能是由于使用了成本更低的材料以及能够将能量和功率解耦的其他设计。与能量容量无关的规模化意味着，诸如液流电池（RFB）、抽水蓄能、液态和压缩空气储能以及一些锌电池设计等系统，在延长储能寿命的同时，其资本成本（以美元/千瓦时计）将得以降低。例如，对于液态空气储能（LAES），可以扩大液态空气储罐的规模，而涡轮机械只需在发电时进行规模化扩展。随着可再生能源渗透率的提高，关键地区将需要平均寿命更长的储能系统。因此，到2030年代，液态空气储能系统（LDES）技术的商业化成本可能会下降，从而展现其相对于锂离子电池的优势。.
哪些LDES技术将在市场上占据主导地位？
尽管由于目前缺乏商业规模的部署，很难准确确定哪些技术部署起来最经济，但往返效率 (RTE)、寿命和能量密度等因素也将是影响这些技术成功与否的关键因素。.
从长远来看，机械储能系统有望对低能耗能源系统（LDES）做出决定性贡献，因为其部署容量超过100兆瓦时更具成本效益，且储能系统更持久耐用。对于液态空气储能系统（LAES）、液态二氧化碳储能系统（LCES）和地下抽水蓄能系统而言，在初始调试后，这些系统的容量和储能寿命均可扩展，这也是其另一优势。此外，一些开发商已计划在2030年前部署吉瓦时级机械储能系统。.
其他预计在2040年代市场份额将有所增长的系统包括铁空气电池、可充电锌电池（例如锌空气电池、静态锌溴电池）、液流电池以及热能和电热储能。领先的替代电池制造商包括Form Energy（该公司正在开发储能时间达100小时的铁空气电池系统）以及锌空气电池制造商，例如Zinc8 Energy和e-Zinc。这些公司大多处于试点或商业开发的早期阶段。这些技术将受益于低成本材料的使用，但其较低的能量转换率（40-60%）也可能导致它们只能用于性能较低的应用，例如备用电源。此外，这些技术需要实现极低的资本成本和/或需要相当高的可再生能源渗透率才能适用于低能耗储能系统（LDES）应用。.
热能储存（TES）技术已应用于聚光太阳能热（CSP）区域供热、冷链和楼宇供暖等领域。然而，工业企业可能会越来越多地利用TES系统来实现其供热过程的脱碳，这些过程传统上依赖于天然气燃烧。这将有助于最大限度地减少温室气体（GHG）排放量超过一定阈值所带来的处罚。TES技术的主要研发企业包括Electrified Thermal Solutions、京都集团、Rondo Energy和Brenmiller Energy等。由于涡轮机和发电机在放电过程中存在热电转换损耗，TES的热能转换效率（ERT）高于热能转换效率（约95% vs. 40-60%）。因此，大多数TES系统旨在提供热能而非电力。相应地，这些系统不太可能像其他低能耗脱碳（LDES）技术那样大规模部署。.
然而，TES 也可在 CAES 和 LAES 设计中替代天然气，用于在放热过程中为空气提供膨胀热。一位 LAES 系统开发商在接受 IDTechEx 采访时表示，TES 产生的废热也可用于向区域供热网络供热，而无需排放，而且其温度要求（100-140°C）远低于为空气提供膨胀热所需的温度。这可以将 LAES 系统的 RTE 从 55% 提高到 70%。最终，尽管 TES 将是工业供热过程脱碳的关键，但某些系统仍可继续用于 LDES 应用，或作为辅助技术来提高 CAES 和 LAES 系统的 RTE。.
低密度储能系统（LDES）部署的障碍与前景
大规模部署低密度储能系统的主要障碍之一是长期收益的可预测性。由于低密度储能系统的容量大多在100兆瓦时到吉瓦时之间，其价值可能在1亿美元到10亿美元之间。目前批发电力价格套利机会通常不够长期，规模也不足以在经济上支撑低密度储能系统的广泛部署。低密度储能系统开发商会努力争取容量市场合同，以确保长期的高年收益，但这不太可能仅靠低密度储能系统本身的投资就能覆盖大部分成本。此外，一些关键参与者在接受IDTechEx采访时表示，需要对储能收益进行监管改革，以改善低密度储能系统的经济效益，并增强投资者信心。然而，最终，根据可变可再生能源（VRE）的渗透率，低密度储能系统在关键地区的需求要到2030年代中期才会开始加速增长，而更广泛的全球需求则要等到2040年左右才会出现。
作者：康拉德·尼科尔斯，IDTechEx公司技术分析师
