[논문 리뷰] The development of battery storage systems in Germany: A market review (status 2023)

Jan Figgener, Christopher Hecht외 6명|arXiv (Cornell University)|2022. 03. 13.

Microgrid Control and Optimization인용 수 57

한 줄 요약

본 연구는 2022년 기준 독일의 배터리 저장 시스템(BSS) 시장 현황을 개관하고, 공개 데이터베이스와 보조금 프로그램의 데이터를 종합해 가정용, 산업용, 대규모 저장 및 EV 저장 및 가격을 정량화합니다.

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.

연구 동기 및 목표

• 독일의 고정형 및 이동형 배터리 저장 시스템(BSS) 2022년 시장 개발을 정량화한다.
• 모형 매개변수화 및 정책 의사결정을 지원하기 위해 공공 데이터베이스와 보조금 프로그램 데이터를 결합한다.
• 독일을 선도적인 저장 시장으로 벤치마킹하고 가정용, 산업용, 대규모 저장 및 EV 부문의 성장과 비교한다.

제안 방법

• 고정형 및 이동형 저장에 관한 국가 공공 데이터베이스 및 보조금 프로그램의 데이터를 집계한다.
• 문헌 연구와 양자 간 산업 교류를 통해 통찰력을 확장한다.
• 2022년 설치 규모 및 가격을 추정한다(예: HSS, ISS, LSS, EVs).
• 배터리 에너지, 인버터 전력, 총 설치 용량 등의 집계 지표를 계산한다.
• 펌프드 하이드로 저장과의 비교 맥락을 제공하여 시스템 유연성을 설명한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 독일에서 2022년 가정용 저장 시스템(HSS), 산업용 저장 시스템(ISS), 대규모 저장 시스템(LSS)의 설치 규모와 용량은 무엇이었나؟
• RQ2 2022년에 배터리 에너지, 인버터 전력 및 EV 배터리 지표는 어떻게 변화했고, 세그먼트별 시스템 BSS의 가격 수준은 어땠는가?
• RQ3 독일의 2022년 고정형 및 이동형 BSS 시장은 누적 에너지 및 유연성 잠재력 측면에서 이전 해 및 다른 저장 기술(예: 펌프드 하이드로)과 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 2022년 가정용 저장 시스템(HSS)은 배터리 에너지 기준으로 52% 성장했고 독일에서 가장 큰 고정식 저장 시장이 되었으며, 그 해에 약 220,000대의 HSS가 설치되었다(1.9 GWh / 1.2 GW).
• ISS는 2022년에 24% 성장하여 약 1,200대(0.08 GWh / 0.04 GW) 규모로 집계됐다.
• LSS는 2022년에 910% 증가하여 47대가 가동되었다(0.47 GWh / 0.43 GW).
• EV 시장은 2022년에 약 693,000대의 신차를 추가했고(27 GWh / 43 GW DC / 4.5 GW AC), 배터리 에너지는 34% 증가했다.
• 시스템 BSS 가격은 2022년에 상승했으며, HSS는 1,200 EUR/kWh로 추정되고, LSS 가격은 평균적으로 310 EUR/kWh에서 465 EUR/kWh 사이였다.
• 2022년 말 기준 독일은 650,000개가 넘는 고정식 BSS(7.0 GWh; 4.3 GW 인버터)와 1,878,000대의 EVs(65 GWh; 91 GW DC / 12 GW AC)를 운영하고 있으며, 누적 배터리 에너지는 약 72 GWh로 전국적으로 설치된 펌프드 하이드 저장의 39 GWh에 비해 거의 두 배에 달한다.