Съдържание:

Проучването NREL разкрива контраинтуитивна връзка между опциите за гъвкавост и ограничаването в енергийните системи с висока слънчева проницаемост
Проучването NREL разкрива контраинтуитивна връзка между опциите за гъвкавост и ограничаването в енергийните системи с висока слънчева проницаемост
Видео: Проучването NREL разкрива контраинтуитивна връзка между опциите за гъвкавост и ограничаването в енергийните системи с висока слънчева проницаемост
Видео: NREL Collaboration with Tribal Communities 2023, Февруари
Anonim

Нарастващото навлизане на променлива възобновяема енергия (VRE) в енергийните системи се очаква да увеличи съкращаването - намаляването на доставяната възобновяема енергия поради прекомерно предлагане или липса на гъвкавост на системата. Но докато ограничаването може да е новото нормално в развиващата се мрежа и дори може да се управлява по начин, който прави мрежата по-гъвкава, важно е да се намери оптимално ниво от нея, за да се улови най-голяма стойност от ресурсите на VRE.

Изображение
Изображение

Проучването на NREL за ограничаване на високо слънчевите фючърси дава прозрения за важността на работата на топлинните генератори при нива на проникване на PV (25% -40%) и потенциалната необходимост от преразглеждане на правилата за допустимост на експлоатационните резерви и структурите за компенсация, тъй като проникванията на PV продължават да нараства. Изображение от Синтия Шахан, CleanTechnica

Въпреки че липсата на системна гъвкавост обикновено се признава за увеличаване на съкращаването, как отделните опции за гъвкавост въздействат върху ограничаването, не е добре разбрано, особено при високите фючърси на VRE. Анализаторите от Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL) завършиха първото задълбочено проучване на това как различните подходи на гъвкавостта на системата могат да повлияят на ограничаването с по-високи нива на проникване на VRE (предимно слънчеви). Опциите за гъвкавост включват съхранение на батерията, гъвкавост на топлинния генератор, предаване и позволяване на VRE и съхранение да осигурят оперативни резерви, наред с други.

Резултатите - публикувани в статия от Джоул - разкриват две ключови констатации, които заедно включват „парадокс на ограничението“, който се появява, когато системата се развива до по-високи нива на проникване на слънцето. Първо, гъвкавостта на топлинния генератор има най-голямо влияние върху ограничаването на VRE в средните диапазони на проникване на слънчева фотоволтаика (PV), но не при ниски или високи диапазони. Второ, когато VRE и съхранението имат право да осигуряват оперативни резерви, оперативните разходи в цялата система и нивата на ограничаване намаляват, което от своя страна намалява икономическия стимул за PV да предоставя на тези резерви ограничена енергия в пазарна среда на едро.

Подход за моделиране

Анализът на NREL използва система, която е грубо базирана на системата за генериране и пренос на енергия от Лос Анджелис (LADWP), използвайки набори от данни, разработени за наскоро публикуваното проучване за 100% възобновяема енергия в Лос Анджелис (LA100). NREL използва моделиране на разширяване на капацитета, за да установи сценарии за изграждане на бъдещи енергийни системи с най-ниски разходи с нарастващи нива на проникване на VRE ресурси. След това анализаторите използваха база данни за моделиране на производствени разходи на ниво полезност, за да оптимизират ресурсите за генериране и пренос с най-ниски разходи, за да оценят подробната работа на всеки бъдещ сценарий за изграждане.

Това е първият път, когато този пълен набор от модели се използва за реалистична, добре решена система при високи PV фючърси, за да се определи кои оперативни фактори допринасят най-много за ограничаването и потенциалната стойност на PV за осигуряване на оперативни резерви с ограничена енергия.

Парадокс 1: Гъвкавостта на термогенератора има най-голямо въздействие върху съкращаването само при нива на проникване в средата на PV

Гъвкавостта на топлинната централа - скорост на нарастване, минимални нива на производство и минимално време за нагоре и надолу - позволява на енергийната система да реагира при необходимост на колебанията в мрежата и да поддържа баланса между търсенето и предлагането.

В проучването NREL направи контраинтуитивното наблюдение, че гъвкавостта на термичните централи има много по-голямо въздействие върху ограничаването на VRE в „преходна зона“при средни нива на PV (приблизително 25% –40% в системата за изследване), отколкото при по-ниски или по-високи нива. От различните аспекти на гъвкавостта на топлинния генератор, минималните нива на производство имат най-голямо влияние върху ограничаването в тази зона.

Въпреки това, когато PV проникванията са ниски (около 20%), няма достатъчно VRE за промени в термичната гъвкавост, за да окажат значително въздействие върху системата. Когато проникванията на PV са по-високи (около 45%), няма достатъчно стимул да се използва оставащият топлинен капацитет за регулиране на операциите и да доведе до значителни въздействия върху ограничаването.

„Наричаме също така преходната зона„ Златокос зона “, където е точно подходящата комбинация от PV и топлинни генератори, за да доведе до въздействие върху термичната гъвкавост върху съкращаването“, каза Бетани Фрю, старши енергиен анализатор на NREL и главен изследовател на изследването.

Този аспект на парадокса на ограничаването разкрива значението на еволюцията и взаимодействието на слънчевата енергия с останалата част от системата, особено когато става въпрос за гъвкавост на термоелектрическите централи в енергийните системи, които преминават от термично доминиращи към VRE доминиращи флоти. Той също така предполага, че може да е необходим поетапен подход в подкрепа на продължаващата трансформация на енергийната система.

Парадокс 2: Използването на VRE и хранилището за оперативни резерви означава по-ниски оперативни разходи и ограничение, но намалени приходи

Съкратената и съхранявана енергия от възобновяеми източници все по-често се разглежда като потенциален източник за оперативни резерви или капацитет на разположение на системния оператор в рамките на кратък интервал от време за задоволяване на търсенето по време на събития като грешки при прогнозиране на товара или планирани прекъсвания.

Както е моделирано в проучването, симулираните сценарии на проникване с висока фотоволтаична енергия, при които VRE и ресурсите за съхранение не могат да осигуряват оперативни резерви, водят до значително увеличение на съкращаването и оперативните разходи - което сочи към общата стойност на разрешаването на тези ресурси да осигуряват оперативни резерви.

Тази стойност обаче не означава непременно увеличаване на потенциала за приходи в пазарна среда на едро - което представлява вторият аспект на парадокса за ограничаване.

„Разрешаването на VRE и съхранението да осигуряват оперативни резерви води до ниски цени, което намалява стимулите за PV да осигуряват оперативни резерви с ограничена енергия“, каза Фрю. „Този ​​аспект на парадокса на слънчевото ограничение разкрива значението на правилното подравняване на стойността и компенсацията на мрежовата система.“

Складовете, изградени за услуги за пренос на енергия, често имат резервен капацитет за резерви, особено по време на свръхгенериране. Тъй като съхранението има почти нулеви разходи, това води до по-ниски общи оперативни резервни цени, особено по време на съкращаване на PV. Разрешаването на съхранението да осигурява оперативни резерви също намалява количеството и часовете на съкращаване, което ограничава времето, когато PV може да използва съкратена енергия за осигуряване на оперативни резерви.

Добавете VRE върху хранилището и цените намаляват още повече. Като цяло има малък стимул за PV да осигури оперативни резерви със съкратена енергия. Той не може да компенсира намалените приходи от по-високите нива на съкращаване и намаляващите цени на енергията с високи нива на VRE.

„Открихме, че PV осигурява системна стойност без достатъчна възможност за парична компенсация“, каза Фрю. „Пазарните дизайнери може да се наложи да преразгледат правилата за допустимост на оперативните резерви и структурите на компенсации, тъй като проникването на PV се увеличава.“

Бъдеща работа

Като цяло проучването подчертава много нюансирания характер на гъвкавостта и нейната роля в парадокса на слънчевото ограничение и показва, че генераторите за съхранение и топлина са важни двигатели на нуждите на гъвкавостта на системата (и нивата на ограничаване) с високи нива на проникване на слънцето.

Бъдещата работа може да изследва други фактори на чувствителност с допълнителни нива на проникване на съхранение и различни конфигурации на системата. В допълнение, пълен анализ на разходите и ползите от подобренията на гъвкавостта на топлинния генератор може да оцени общата конкурентноспособност на разходите със съхранение и други опции за гъвкавост, тъй като енергийните системи се развиват до по-голямо проникване на VRE.

Научете повече за изследванията на енергийния анализ на NREL.

Популярни по теми