Электроэнергетическая система Америки претерпевает радикальные изменения по мере перехода от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии.Хотя в первое десятилетие 2000-х годов наблюдался огромный рост производства природного газа, а 2010-е годы были десятилетием ветровой и солнечной энергии, первые признаки позволяют предположить, что инновациями 2020-х годов может стать бум «гибридных» электростанций.
Типичная гибридная электростанция сочетает в себе выработку электроэнергии и хранение аккумуляторов в одном и том же месте.Зачастую это означает солнечную или ветряную электростанцию в сочетании с крупногабаритными батареями.Работая вместе, солнечные панели и аккумуляторные батареи могут генерировать возобновляемую энергию, когда солнечная энергия достигает пика в течение дня, а затем высвобождать ее по мере необходимости после захода солнца.
Взгляд на проекты по энергетике и хранению энергии, находящиеся в стадии разработки, дает представление о будущем гибридной энергетики.
Наша командав Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли обнаружили ошеломляющее1400 гигаваттиз предлагаемых проектов по производству и хранению электроэнергии подали заявки на подключение к сети – больше, чем все существующие электростанции США вместе взятые.Самая большая группа сейчас — это проекты солнечной энергии, и более трети этих проектов включают гибридную солнечную энергию и аккумуляторные батареи.
Хотя эти электростанции будущего предлагают множество преимуществ, они такжеподнимать вопросыо том, как лучше всего эксплуатировать электросеть.
Почему гибриды популярны
По мере роста ветровой и солнечной энергии 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 «пояса ветров», от Дакоты до Техаса, наблюдаютсямассовое внедрение ветряных турбин, поскольку Айова теперь получает большую часть своей энергии от ветра.
Столь высокий процент возобновляемой энергии поднимает вопрос: как нам интегрировать возобновляемые источники, которые производят большие, но меняющиеся объемы энергии в течение дня?
Вот тут-то и приходит на помощь хранилище. Цены на литий-ионные аккумуляторыбыстро упалпоскольку в последние годы производство на рынке электромобилей увеличилось.Хотя есть опасения по поводу будущегопроблемы цепочки поставок, конструкция батареи также, вероятно, будет меняться.
Комбинация солнечных батарей и батарей позволяет операторам гибридных электростанций обеспечивать электроэнергию в наиболее ценные часы, когда спрос наиболее высок, например, летними днями и вечерами, когда кондиционеры работают на полную мощность.Батареи также помогают сгладить выработку энергии ветра и солнца, хранить избыточную энергию, которая в противном случае была бы ограничена, и уменьшить перегрузки в сети.
Гибриды доминируют в портфеле проектов
По состоянию на конец 2020 года в США действовало 73 солнечных и 16 ветровых гибридных проектов общей мощностью 2,5 гигаватта генерации и 0,45 гигаватта хранения.
Сегодня в разработке доминируют солнечные батареи и гибриды.К концу 2021 года более675 гигаватт предлагаемой солнечной энергиизаводы подали заявки на получение разрешения на подключение к сети, причем более трети из них были подключены к хранилищам.Еще 247 гигаватт ветряных электростанций находились в очереди, из них 19 гигаватт, или около 8% из них, были гибридными.
Конечно, подача заявки на подключение – это лишь один шаг в развитии электростанции.Застройщику также необходимы земельные и общественные соглашения, договор купли-продажи, финансирование и разрешения.Только примерно каждая четвертая новая станция, предложенная в период с 2010 по 2016 год, была введена в коммерческую эксплуатацию.Но глубина интереса к гибридным растениям предвещает сильный рост.
На таких рынках, как Калифорния, батареи по существу являются обязательными для новых разработчиков солнечной энергии.Поскольку солнечная энергия часто является причинойбольшая часть властина дневном рынке строительство большего количества зданий не приносит особой пользы.В настоящее время 95% всех предлагаемых крупных солнечных электростанций в Калифорнии поставляется с батареями.
5 уроков о гибридах и вопросы на будущее
Возможности для роста возобновляемых гибридов явно велики, но они поднимают некоторые вопросы, которыеНаша группав лаборатории Беркли проводит расследование.
Вот некоторые из нашихглавные выводы:
Инвестиции окупаются во многих регионах.Мы обнаружили, что, хотя добавление батарей к солнечной электростанции увеличивает цену, оно также увеличивает ценность энергии.Размещение генерации и хранения в одном месте может получить выгоду от налоговых льгот, экономии затрат на строительство и эксплуатационной гибкости.Глядя на потенциальный доход за последние годы и с помощью федеральных налоговых льгот, добавленная стоимость, похоже, оправдывает более высокую цену.
Совместное размещение также означает компромиссы.Ветер и солнечная энергия работают лучше всего там, где ветровые и солнечные ресурсы наиболее сильны, но батареи приносят наибольшую пользу там, где они могут принести наибольшую выгоду от сети, например, уменьшить перегрузки.Это означает, что при определении лучшего местоположения с наивысшим значением 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 станция сможет подавать электроэнергию.Но стоимость электроэнергии в ночное время зависит от условий местного рынка, которые меняются в течение года.
Правила энергетического рынка должны развиваться.Гибриды могут участвовать на рынке электроэнергии как единое целое или как отдельные предприятия, при этом солнечная энергия и аккумуляторы подаются независимо друг от друга.Гибриды также могут быть либо продавцами, либо покупателями власти, либо и тем, и другим.Это может оказаться сложным.Правила участия на рынке гибридов все еще развиваются, оставляя операторам заводов возможность 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, которым приходится отключать электроэнергию во избежание 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 энергосистемы.
Гибриды только начинаются, но на подходе еще много других.Необходимы дополнительные исследования технологий, структуры рынка и регулирования, чтобы гарантировать, что сеть и цены на нее будут развиваться вместе с ними.
Хотя вопросы остаются, ясно, что гибриды меняют представление о силовых установках.И в процессе они могут переделать энергетическую систему США.
Время публикации: 23 июня 2022 г.