Электроэнергетическая система Америки претерпевает радикальные изменения по мере перехода от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии.В то время как в первом десятилетии 2000-х наблюдался огромный рост производства природного газа, а 2010-е были десятилетием ветра и солнца, ранние признаки указывают на то, что инновации 2020-х годов могут стать бумом «гибридных» электростанций.
Типичная гибридная электростанция сочетает в себе выработку электроэнергии и хранение аккумуляторов в одном и том же месте.Это часто означает солнечную или ветровую электростанцию в сочетании с крупными батареями.Работая вместе, солнечные панели и аккумуляторные батареи могут генерировать возобновляемую энергию, когда солнечная энергия находится на пике в течение дня, а затем высвобождать ее по мере необходимости после захода солнца.
Взгляд на проекты в области энергетики и хранения данных, находящиеся в стадии разработки, позволяет заглянуть в будущее гибридной энергетики.
Наша командав Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли обнаружили, что ошеломляющая1400 гигаваттпредложенных проектов генерации и хранения подали заявки на подключение к сети — больше, чем все существующие электростанции США вместе взятые.Самой большой группой в настоящее время являются солнечные проекты, и более трети этих проектов связаны с гибридными солнечными батареями и аккумуляторными батареями.
Хотя эти электростанции будущего предлагают много преимуществ, они такжеподнимать вопросыо том, как лучше всего эксплуатировать электрическую сеть.
Почему гибриды популярны
По мере роста ветра и солнца они начинают оказывать большое влияние на энергосистему.
Солнечная энергия ужепревышает 25%ежегодного производства электроэнергии в Калифорнии и быстро распространяется в других штатах, таких как Техас, Флорида и Джорджия.В штатах «ветрового пояса» от Дакоты до Техасамассовое развертывание ветряных турбин, а Айова теперь получает большую часть своей энергии от ветра.
Этот высокий процент возобновляемой энергии поднимает вопрос: как нам интегрировать возобновляемые источники, которые производят большое, но различное количество энергии в течение дня?
Вот тут и приходит на помощь память. Цены на литий-ионные батареи снизились.быстро упалпоскольку в последние годы производство для рынка электромобилей расширилось.Пока есть опасения по поводу будущегопроблемы цепочки поставок, дизайн батареи также, вероятно, будет развиваться.
Комбинация солнечной энергии и аккумуляторов позволяет операторам гибридных установок обеспечивать электроэнергию в наиболее ценные часы, когда спрос наиболее высок, например, летним днем и вечером, когда кондиционеры работают на полную мощность.Аккумуляторы также помогают сгладить производство энергии ветра и солнца, накапливать избыточную энергию, которая в противном случае была бы сокращена, и уменьшать перегрузки в сети.
Гибриды доминируют в портфеле проектов
По состоянию на конец 2020 года в США действовало 73 солнечных и 16 ветровых гибридных проектов, что составляет 2,5 гигаватт генерации и 0,45 гигаватт хранения.
Сегодня солнечные батареи и гибриды доминируют в процессе разработки.К концу 2021 года более675 гигаватт предлагаемой солнечнойзаводы подали заявки на разрешение на подключение к сети, причем более трети из них связаны с хранилищем.Еще 247 гигаватт ветряных электростанций были в очереди, из них 19 гигаватт, или около 8%, были гибридными.
Конечно, подача заявки на подключение — это только один шаг в разработке силовой установки.Застройщику также нужны земельные и коммунальные соглашения, договор купли-продажи, финансирование и разрешения.Только одна из четырех новых установок, предложенных в период с 2010 по 2016 год, была запущена в коммерческую эксплуатацию.Но глубина интереса к гибридным растениям предвещает сильный рост.
На таких рынках, как Калифорния, батареи практически обязательны для новых разработчиков солнечной энергии.Поскольку на солнечную энергию часто приходитсябольшая часть властина дневном рынке строительство большего количества не добавляет ценности.В настоящее время 95% всех предлагаемых крупномасштабных солнечных мощностей в очереди на Калифорнию приходится на батареи.
5 уроков о гибридах и вопросы на будущее
Возможности для роста возобновляемых гибридов явно велики, но это поднимает некоторые вопросы, которые необходимо решить.Наша группав лаборатории Беркли занимается расследованием.
Вот некоторые из нашихлучшие выводы:
Инвестиции окупаются во многих регионах.Мы обнаружили, что, хотя добавление батарей к солнечной электростанции увеличивает цену, это также увеличивает ценность энергии.Размещение генерации и хранения в одном и том же месте может обеспечить преимущества за счет налоговых льгот, экономии затрат на строительство и эксплуатационной гибкости.Глядя на потенциальный доход за последние годы и с помощью федеральных налоговых льгот, кажется, что добавленная стоимость оправдывает более высокую цену.
Совместное размещение также означает компромиссы.Ветер и солнечная энергия работают лучше всего там, где ветровая и солнечная энергия наиболее сильны, но батареи приносят наибольшую пользу там, где они могут принести наибольшие преимущества сети, например, уменьшить заторы.Это означает, что при определении наилучшего местоположения с наибольшей ценностью приходится идти на компромиссы.Федеральные налоговые льготы, которые можно получить только в том случае, если батареи расположены рядом с солнечными батареями, в некоторых случаях могут способствовать принятию неоптимальных решений.
Не существует одной лучшей комбинации.Стоимость гибридной установки частично определяется конфигурацией оборудования.Например, размер батареи по сравнению с солнечным генератором может определить, насколько поздно вечером электростанция может поставлять электроэнергию.Но стоимость ночной мощности зависит от местных рыночных условий, которые меняются в течение года.
Правила рынка электроэнергии должны развиваться.Гибриды могут участвовать в энергетическом рынке как единое целое или как отдельные объекты, при этом солнечная энергия и аккумулирующие устройства участвуют в торгах независимо друг от друга.Гибриды также могут быть либо продавцами, либо покупателями власти, либо и тем, и другим.Это может стать сложным.Правила участия на рынке для гибридов все еще развиваются, поэтому операторам заводов остается экспериментировать с тем, как они продают свои услуги.
Малые гибриды открывают новые возможности:Гибридные электростанции также могут быть небольшими, например, солнечные батареи и батареи в доме или на предприятии.Такойгибриды стали стандартом на Гавайяхпоскольку солнечная энергия насыщает сеть.В Калифорнии клиенты, которые вынуждены отключать электроэнергию для предотвращения лесных пожаров, все чаще добавляют накопители к своим солнечным системам.Этигибриды «за счетчиком»поднимают вопросы о том, как их следует оценивать и как они могут способствовать работе сети.
Гибриды только начинаются, но впереди еще много всего.Необходимы дополнительные исследования технологий, структуры рынка и правил, чтобы гарантировать, что сеть и ценообразование сети будут развиваться вместе с ними.
Хотя вопросы остаются, ясно, что гибриды переопределяют силовые установки.И в процессе они могут переделать энергетическую систему США.
Время публикации: 23 июня 2022 г.