德国依赖能源存储：深入了解家庭存储、商业存储和大规模存储解决方案

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发布日期：2024 年 12 月 22 日 / 更新日期：2024 年 12 月 22 日 - 作者： Konrad Wolfenstein

德国依赖能源存储：深入了解家庭存储、商业存储和大型存储解决方案 - 创意图片：Xpert.Digital

德国依赖能源存储：深入了解家庭存储、商业存储和大规模存储解决方案

德国将自己定位为能源转型的先驱，而这一转型的核心部分就是储能。电池在家庭、商业和工业场所以及大型基础设施项目中发挥着至关重要的作用。随着太阳能和风能等可再生能源的使用不断增加，而这些能源的可用性自然存在波动，能源存储在所有领域变得越来越重要。

家庭储能的作用：分散能源供应

2024年12月的最新数据显示，德国约有166万个已注册的电池存储系统。这些系统大多数是容量高达 30 千瓦时的家庭存储系统。这些存储系统允许家庭临时存储太阳能系统产生的多余电力并在需要时使用。这不仅增加了对电价上涨的独立性，而且为稳定电网做出了宝贵的贡献。

家庭储能系统的总容量高达 12.6 吉瓦时 (GWh)，占德国已安装储能容量的最大部分，这表明私人家庭在能源转型中发挥着关键作用。对于房主来说，电池存储是一项越来越有吸引力的投资，特别是与德国复兴信贷银行贷款计划或地区补贴等政府资助计划相结合。

欧洲充满活力的家庭存储市场

与欧洲相比，德国仍然是家庭存储的领先市场。预计 2024 年欧洲家庭存储容量将增加 11 吉瓦时。德国和意大利是最大的市场。这一趋势凸显了家庭存储在欧洲日益重要，尤其是在严重依赖太阳能的国家。

德国对家庭存储的高需求受到以下几个因素的支持：

能源成本上升：越来越多的家庭正在寻找提高能源独立性的方法。
技术进步：锂离子电池效率和寿命的进步显着增加了存储的吸引力。
政治框架：联邦政府制定了能源部门脱碳的明确目标，从而促进对可再生能源和存储技术的投资。

商业存储：公司的灵活性和成本效益

除了家庭存储之外，商业存储也发挥着越来越重要的作用。这些系统的容量通常在 30 千瓦时到几兆瓦时之间，被公司用来降低负荷峰值、降低能源成本并确保供应安全。商业存储系统使公司能够提高自己的消耗率，并减少对电力市场价格波动的依赖。

此外，商业储能还通过提供频率控制和平衡服务来促进电网稳定性。许多公司还在虚拟发电厂中使用其存储，其中众多分散的能源和存储相互连接，以支持电网稳定性并通过参与能源市场产生额外收入。

大规模存储：能源转型的基石

大型存储系统的容量通常达到两位数兆瓦时或更高，是能源转型的核心组成部分。它们通常与太阳能或风电场结合使用，可以存储多余的能量，然后将其输入电网。这对于抵消可再生能源的波动性尤为重要。

一个突出的例子是利用大规模储能来稳定电网。随着可再生能源在电网中所占比例的增加，补偿短期波动变得越来越重要。大规模存储系统可以在几分之一秒内对网络波动做出反应，从而有助于供应安全。

技术发展和挑战

储能行业面临着快速的技术进步。锂离子电池目前在市场上占据主导地位，但固态电池、氧化还原液流电池或储氢等替代技术正变得越来越重要。这些技术有可能提供更高的能量密度、更长的使用寿命和更低的成本。

然而，最大的挑战之一仍然是原材料供应。锂、钴和镍是许多当前电池系统的核心组件，其供应有限，并且在提取过程中通常会带来生态和社会挑战。因此，回收和开发需要较少关键材料的技术是关键的研究重点。

经济效益和生态效益

能源管理系统和存储解决方案不仅具有经济优势，而且为气候保护做出了重大贡献。通过储存可再生电力，可以减少化石能源的使用。同时，储能促进能源生产分散化，有助于缓解电网负荷。

此外，储能还可以提供断电保护。这些系统变得越来越重要，特别是在气候变化引起的极端天气日益增多的时期。

通往可持续未来的道路

德国和欧洲的储能未来前景广阔。随着研发投入的进一步加大以及政治框架的不断完善，储能技术可以发挥更大的作用。德国有机会扩大其在这一领域的领先地位，并成为其他国家的榜样。

家庭储能、商业储能和大型储能的结合形成了一个综合系统，为可持续和气候友好型能源供应奠定了基础。通过创新的商业模式、先进的技术和对未来的清晰愿景，储能行业可以为全球能源转型做出决定性贡献。

随着不断进步和社会接受度的提高，德国正面临能源转型的新阶段，储能技术将在其中发挥核心作用。成功实施这一变革不仅会创造经济机会，还将为全球应对气候变化做出贡献。

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德国储能现状及重要性

德国越来越依赖储能的使用，以成功推进能源转型，并不断增加可再生能源在电力结构中的份额。 “如果没有高效的存储解决方案，可持续能源供应是难以想象的”，这是许多研究这一主题的专家的结论。家庭存储、商业存储和大型存储都发挥着重要作用。下面我们详细回顾当前的发展情况，总结技术背景、市场趋势和前景，以全面了解德国的储能格局。

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家庭存储系统的开发和分销

最新的可用数据自 2024 年 12 月 17 日起提供，这说明了市场发展的动态：德国注册了大约 166 万个电池存储系统，其中大多数存储系统是私人安装的解决方案，容量为高达 30 千瓦时。近年来，分散式储能领域的快速增长有所加速。决定将太阳能系统与适当存储相结合的私人家庭可以通过多种方式受益。一方面，家庭存储系统可以更好地利用您自己产生的太阳能，另一方面，它们可以确保您自己的电力供应的稳定性。另一个激励因素是可能产生的经济利益 - 如果您最大化自己的消耗，您对电网电力的依赖就会减少。

现在德国所有家庭存储系统的总容量大大超过了大型存储系统的容量。仅私人家庭的小型存储系统就已拥有 12.6 吉瓦时 (GWh) 的总容量。这个数字说明了私人家庭对能源转型做出的重要贡献。虽然大规模存储系统通常由能源供应商或工业公司运营，用于补偿网络频率波动或稳定电网，但众多分散式家庭存储系统是自下而上驱动的能源转型的支柱：公民决定积极投资光伏系统和电池存储，以独立产生和存储部分能源。

德国在欧洲家庭存储市场中的角色

与欧洲相比，德国是最重要的家庭存储市场之一。预计到 2024 年，整个欧洲的家庭储能容量将增加 11 吉瓦时。一些行业观察人士表示，“德国和意大利被认为是欧洲两个最大的家用存储市场”。这是由于两国已经建立的融资工具以及相对较高的电价，使得此类存储解决方案的经济运行对私人具有吸引力。此外，两国对于可再生能源整合都有非常雄心勃勃的目标，正在大力推进太阳能和储能项目。

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商业存储作为公司的灵活解决方案

除了家庭存储系统外，还有各种中型储能系统经常用于商业业务。此类商业存储系统的输出功率通常在 30 至几百千瓦时之间，并且可以精确地集成到现有的操作概念中。例如，手工艺企业、中型企业和农业企业越来越依赖由光伏系统、小型风力涡轮机或带有相关电池存储的热电联产发电厂组成的混合系统。其优点是显而易见的：可以吸收高峰负荷，实现较高的自用率，降低电费。如果电网出现短期瓶颈，这些存储解决方案还可以提供应急供电选项。这意味着公司的能源供应变得更加可靠和可预测，同时运营成本也可以显着降低。

大规模储能作为电网的稳定器

大型存储解决方案发挥着不同但同样重要的作用。它们的主要目的是通过每秒向网络馈送或吸收能量来补偿频率波动。特别是在可再生能源份额大幅波动的时期（例如，当风吹得非常猛烈或太阳辐射突然减少时），大型缓冲器对于保持电网频率稳定至关重要。此类系统的容量通常达到兆瓦时至千兆瓦时范围，并且需要大量的建设投资。尽管如此，它们仍被认为是能源转型的重要组成部分，特别是如果太阳能和风能的份额继续增加的话。如果没有电池存储和其他存储技术，例如，如果几千兆瓦的太阳能突然下降，可能会出现类似停电的情况。

存储器开发技术的多样性

这一发展的一个令人兴奋的方面在于存储解决方案的技术多样性。目前许多家庭存储系统都依赖锂离子技术。由于其高能量密度、相对较长的使用寿命和不断下降的价格，近年来已成为市场领导者。然而，还有其他方法，例如氧化还原液流电池，它使用液体电解质，且具有易于扩展的特点，尽管迄今为止还不太普遍。在某些情况下，锂离子电池也用于大规模工业存储，但在某些情况下，人们正在尝试替代电池类型，以避免原材料短缺或回收问题。氢作为一种能源存储装置也变得越来越重要，特别是在直接电气化并不总是可行的领域，例如重工业或运输。

车辆到电网的概念：电动汽车的潜力

同样有趣的是，未来电动汽车有可能越来越多地融入能源系统。通过车辆到电网概念（V2G），电动汽车电池中存储的能量可以暂时反馈回电网。虽然目前的主要焦点是满足个人消费并减少充电时的峰值负载，但未来的前景是德国数百万辆电动汽车将充当分散的移动存储设备。这可以进一步稳定电网的整体结构，因为大多数车辆都在夜间或工作时停车，因此有时间向电网释放或吸收能量，以弥补瓶颈。

储能的政治和法律框架

除了技术方面和安装的存储系统的数量之外，政治和法律框架也发挥着重要作用。德国多年来一直制定了针对光伏系统和存储解决方案的资助计划，并且条件不断调整。这些措施通常包括低息贷款、还款补贴或直接投资补贴，受到私人、企业或公共机构的欢迎。此外，重要的是简化官僚障碍并加快审批程序，以实现充电和存储基础设施的全面扩张。不断上涨的电价也增强了自用的吸引力，这增加了独立于电力市场的经济优势。

回收和循环利用锂离子电池面临的挑战

然而，仍然存在需要克服的挑战。这包括锂离子电池的长期回收和循环利用，因为必须确保所用材料经过清洁处理。锂和钴等原材料在世界某些地区难以获取，开采时会带来生态和社会风险。制造商和政界人士需要制定电池回收和再利用的策略，以便未来的储能系统真正实现可持续发展。当前的努力旨在更好地回收与电池兼容的原材料，建立回收系统并加强对替代电池化学物质的研究。

锂离子电池及其运行的安全性

储能环境的另一个问题是安全性。在安装和操作过程中尤其应小心对待锂离子电池，以尽量减少火灾或其他事故的风险。因此，我们鼓励用户遵守密封质量并依赖专业公司的专业安装。现代家庭存储系统及其组件通常具有广泛的安全机制和监控系统，可以及时检测关键情况并启动对策。能源供应商和网络运营商也非常重视适当的认证，以便在连接到网络时保持兼容性标准。

储能技术带来的经济机遇

同时，储能为德国提供了经济机会。许多来自机械工程、电气工程和化学工业的公司都参与了围绕电池和存储技术的价值链。从材料提取到细胞生产，再到系统集成和维护，新的就业机会和创新集群正在被创造。因此，联邦政府和各联邦州启动了特别计划来支持该领域的研究和开发。例如，电池生产中试工厂、储氢研究中心和智能电网集成测试场。

私人家庭的技术进步

最后但并非最不重要的一点是，早期决定存储的私人家庭也受益于技术进步。许多较新的系统具有模块化结构，可以随着需求的增加而扩展。此外，每千瓦时存储容量的价格通常逐年下降，这使得开始存储太阳能仍然具有吸引力。这意味着未来会有更多的人有兴趣寻找适合自己的国内能源转型解决方案。一些分散能源供应的支持者表示：“未来属于那些赋予自己权力并成为解决方案一部分的人。”

欧洲对扩大储能的看法

如果放眼德国之外，你会发现其他欧洲国家也在加速扩张其储能能力。根据各种市场观察，意大利、西班牙、法国和英国的家庭和公司对投资电池系统的兴趣日益浓厚。这里的动机可能有所不同：虽然在一些国家，人们非常关注气候目标，但在其他国家，经济方面和有时破旧的网络基础设施推动了去中心化存储的扩张。尽管如此，许多国家都遵循一个基本理念：储能是未来几十年实现气候中和转型日益不可或缺的一部分。

采用电池存储的大型项目：灵活性和成本效益

还有一种趋势是直接在大型可再生能源项目中规划电池存储。这就创建了太阳能或风电场，与大型电池相结合，可以随着时间的推移转移产生的电力。不必因某些时段的高峰负荷而以很少的钱出售多余的电力，而是在市场上支付更高价格或当电网需要支持时提供电力。从长远来看，这一趋势将带来可再生能源更大的灵活性和成本效益。总而言之，所有这些不同的存储选项（从家庭车库到大型电池公园）构成了现代绿色电源的支柱。

德国和欧洲储能的增长

总而言之，可以说德国储能的增长令人印象深刻，并且正在各个领域立足。截至 2024 年 12 月，已登记的电池存储单元数量为 166 万个，突显了市场由私人推动的力量有多大，而大型存储解决方案对于稳定电网仍然至关重要。仅家庭存储的总容量就达到 12.6 GWh，这说明了许多小型存储单元的总和，这些单元共同为能源转型做出了决定性的贡献。在欧洲范围内，德国和意大利在家用存储系统的发展方面仍然处于领先地位。

未来的创新和可持续能源系统

通过不断创新、改进融资计划和电池技术的不断发展，未来几年市场将继续发展。氧化还原液流电池、氢或其他化学存储等替代存储技术可能变得越来越重要。与此同时，结合多种技术的综合系统解决方案的趋势将会增加。车辆到电网应用的潜力尤其令人兴奋，其中电动汽车可能成为分散能源缓冲的重要组成部分。

所有这些都表明，德国和欧洲的能源未来需要务实但面向未来的方法，以协调供应安全和气候保护。私人家庭、商业企业和大公司共同需要不断实现能源系统现代化，并辅之以创新措施。储能是高比例可再生能源的关键，因此是实现气候中和的重要一步。鉴于快速发展，预计未来几年已安装的电池存储系统数量将继续大幅增长，可持续能源供应技术将得到更广泛的应用和接受。

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