[論文レビュー] The development of battery storage systems in Germany: A market review (status 2023)

Jan Figgener, Christopher Hecht+6 more|arXiv (Cornell University)|Mar 13, 2022

Microgrid Control and Optimization被引用数 57

ひとこと要約

本論文は、2022年時点のドイツの蓄電システム（BSS）市場の概況を提供し、公開データベースと補助金プログラムのデータを集約して、住宅用、産業用、大規模蓄電、および EV 蓄電と価格を定量化します。

ABSTRACT

The market for battery storage systems (BSS) has been growing rapidly for years and will multiply in the future. With this extension of our previous works, we contribute key figures for model parametrization and political decision-making and depict the market development in Germany, one of the leading storage markets worldwide. In empirical analyses, we evaluate and combine all major public databases on national stationary and mobile storage as well as our databases from subsidy programs and extend the insights by literature research and bilateral industry exchange. In comparison to 2021, the market for home storage systems (HSS) grew by 52% in terms of battery energy in 2022 and is by far the largest stationary storage market in Germany. We estimate that about 220,000 HSS (1.9 GWh / 1.2 GW) were installed solely in 2022. The emerging market for industrial storage systems (ISS) grew by 24% in 2022, with a total of 1,200 ISS (0.08 GWh / 0.04 GW) installed. The market for large-scale storage systems (LSS) increased strongly by 910% with 47 LSS (0.47 GWh / 0.43 GW) commissioned. The electric vehicle (EV) market grew with 693,000 new EV (27 GWh / 43 GW (DC) / 4.5 GW (AC)) by 34% in terms of battery energy. System BSS prices increased significantly in 2022 and were estimated at 1,200 EUR/kWh for HSS. LSS prices ranged on average from 310 EUR/kWh to 465 EUR/kWh. In total, we estimate that over 650,000 stationary BSS with a battery energy of 7.0 GWh with an inverter power of 4.3 GW and 1,878,000 EV with a battery energy of 65 GWh and a DC charging power of 91 GW (12 GW AC) were operated in Germany by the end of 2022. The cumulative battery energy of about 72 GWh is therefore nearly twice the 39 GWh of nationally installed pumped hydro storage demonstrating the enormous flexibility potential of battery storage for the energy system.

研究の動機と目的

• ドイツの固定式および移動式バッテリ蓄電システム（BSS）の2022年市場動向を定量化する。
• モデルのパラメータ設定と政策意思決定支援のため、公開データベースと補助金プログラムデータを統合する。
• 先導的な蓄電市場としてドイツをベンチマークし、住宅、産業、大規模とEVの各蓄電セグメント間の成長を比較する。

提案手法

• 固定式および移動式蓄電と補助金プログラムに関する国内公的データベースのデータを集約する。
• 文献調査と二国間の産業交流を統合して洞察を深める。
• 2022年の設置量と価格を推定する（例：HSS、ISS、LSS、EVs）。
• バッテリーエネルギー、インバータ出力、総設置容量などの総合指標を算出する。
• 系統の柔軟性を示すため、揚水発電との比較の文脈を提供する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ドイツにおける2022年の住宅蓄電システム（HSS）、産業蓄電システム（ISS）、大規模蓄電システム（LSS）の設置量と容量はどの程度だったか？
• RQ2 2022年におけるバッテリーエネルギー、インバータ出力、EVバッテリ指標はどのように推移し、セグメントごとのシステムBSSの価格水準はどうだったか？
• RQ3 電気蓄電の動作を含む2022年のドイツの固定式およびモバイルBSS市場は、前年度および他の蓄電技術（例：揚水発電）と比較して、蓄積エネルギー総量と柔軟性ポテンシャルの観点でどうだったか？

主な発見

• 2022年、HSSはバッテリーエネルギーで52%成長し、ドイツ最大の固定型蓄電市場となり、その年に約220,000台のHSS（1.9 GWh / 1.2 GW）が導入された。
• ISSは2022年に24%成長し、約1,200システム（0.08 GWh / 0.04 GW）に達した。
• LSSは2022年に910%増加し、47基（0.47 GWh / 0.43 GW）稼働。
• EV市場は2022年に約693,000台の新車を追加（27 GWh / 43 GW DC / 4.5 GW AC）、バッテリーエネルギーで34%増加。
• システムBSSの価格は2022年に上昇し、HSSは約1,200 EUR/kWh、LSSの価格は平均で310 EUR/kWh〜465 EUR/kWhの範囲だった。
• 2022年末時点で、ドイツは65万台超の固定式BSS（7.0 GWh; 4.3 GWインバータ）と1,878,000台のEV（65 GWh; 91 GW DC / 12 GW AC）を運用しており、総蓄電エネルギーは約72 GWhで、全国導入の揚水発電の39 GWhのおよそ2倍に達している。