Kredi: CC0 Public Domain
Güç sistemlerinde yükselen değişken yenilenebilir enerji (VRE) penetrasyonlarının kısıntıyı artırması beklenmektedir – aşırı arz veya sistem esnekliğinin olmaması nedeniyle sağlanan yenilenebilir enerjinin azalması. Ancak, azaltma, gelişen şebekede yeni normal olabilir ve hatta şebekeyi daha esnek hale getirecek şekilde yönetilebilirken, VRE kaynaklarından en fazla değeri elde etmek için optimum seviyeyi bulmak önemlidir.
Sistem esnekliğinin eksikliğinin genel olarak kısıntıyı artırdığı kabul edilirken, bireysel esneklik seçeneklerinin azaltmayı nasıl etkilediği, özellikle yüksek VRE vadeli işlemlerinde iyi anlaşılmamıştır. Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) analistleri, farklı sistem esnekliği yaklaşımlarının daha yüksek VRE penetrasyon seviyeleriyle (çoğunlukla güneş enerjisiyle) azaltmayı nasıl etkileyebileceğine dair ilk kapsamlı araştırmayı tamamladı. Esneklik seçenekleri arasında batarya depolama, termal jeneratör esnekliği, iletim ve diğerlerinin yanı sıra VRE ve depolamanın işletme rezervleri sağlamasına izin vermesi yer alır.
Bir Joule makalesinde yayınlanan sonuçlar, sistem daha yüksek güneş penetrasyon seviyelerine doğru geliştikçe ortaya çıkan bir “kısma paradoksu” nu topluca içeren iki temel bulguyu ortaya koyuyor. Birincisi, termal jeneratör esnekliği, güneş fotovoltaik (PV) penetrasyonunun orta aralıklarında VRE kısaltması üzerinde en büyük etkiye sahiptir, ancak düşük veya yüksek aralıklarda değildir. İkincisi, VRE ve depolamanın işletme rezervleri sağlamasına izin verildiğinde, sistem genelinde işletme maliyetleri ve azaltma seviyeleri düşer, bu da PV’nin bu rezervlere toptan satış piyasası ortamında kısıtlanmış enerji sağlaması için ekonomik teşviki azaltır.
Modelleme Yaklaşımı
NREL’in analizi, kısa süre önce yayınlanan Los Angeles% 100 Yenilenebilir Enerji Çalışması (LA100) için geliştirilen veri setlerinden yararlanarak, aşağı yukarı Los Angeles Su ve Enerji Bakanlığı (LADWP) üretim ve iletim sistemine dayanan bir sistem kullandı. NREL, VRE kaynaklarının artan penetrasyon seviyeleriyle en düşük maliyetli gelecekteki güç sistemi kurulum senaryolarını oluşturmak için kapasite genişletme modellemesini kullandı. Daha sonra, analistler, en düşük maliyetli üretimi ve iletim kaynaklarını optimize etmek ve gelecekteki her bir kurulum senaryosunun ayrıntılı işleyişini değerlendirmek için hizmet sınıfı bir üretim maliyeti modelleme veritabanı kullandılar.
Bu, ilk kez bu tam model paketi, kısaltmaya en çok katkıda bulunan operasyonel faktörleri ve kısaltılmış enerji ile işletme rezervleri sağlamak için PV’nin potansiyel değerini belirlemek için yüksek PV vadeli işlemlerinde gerçekçi, yüksek oranda çözülmüş bir sistem için kullanılıyor.
Paradox 1: Termal Jeneratör Esnekliğinin Azalma Üzerinde En Büyük Etkisi Yalnızca Orta-PV Penetrasyon Düzeylerinde
Termik santral esnekliği – rampa hızı, minimum üretim seviyeleri ve minimum iniş ve çıkış süresi – güç sisteminin şebeke dalgalanmalarına gerektiği gibi yanıt vermesine ve arz-talep dengesini korumasına izin verir.
Çalışmada, NREL, termik santral esnekliğinin, orta PV seviyelerinde (çalışma sisteminde yaklaşık% 25-% 40) bir “geçiş bölgesinde” VRE kısaltması üzerinde daha düşük veya daha yüksek seviyelerden çok daha büyük bir etkiye sahip olduğuna dair mantığa aykırı bir gözlem yaptı . Termik jeneratör esnekliğinin çeşitli yönlerinden minimum üretim seviyeleri, bu bölgedeki azaltma üzerinde en büyük etkiye sahiptir.
Bununla birlikte, PV penetrasyonları düşük olduğunda (yaklaşık% 20), termal esneklikteki değişikliklerin sistem üzerinde anlamlı bir etkiye sahip olması için yeterli VRE yoktur. PV penetrasyonları daha yüksek olduğunda (yaklaşık% 45), operasyonları ayarlamak ve önemli azaltma etkileri yaratmak için kalan termal kapasiteyi kullanmak için yeterli teşvik yoktur.
NREL kıdemli enerji analisti ve çalışmanın baş araştırmacısı Bethany Frew, “Ayrıca geçiş bölgesine” Goldilocks bölgesi “diyoruz, burada PV ve termal jeneratörlerin termal esneklik etkilerinin azaltılmasına neden olacak doğru kombinasyonu,” dedi.
Kısaltma paradoksunun bu yönü, özellikle termal baskın filolardan VRE baskın filolara geçiş yapan güç sistemlerinde termik santral esnekliği söz konusu olduğunda, güneşin sistemin geri kalanıyla evriminin ve etkileşiminin önemini ortaya koymaktadır. Ayrıca, devam eden güç sistemi dönüşümünü desteklemek için aşamalı bir yaklaşıma ihtiyaç duyulabileceğini de önermektedir.
Paradox 2: İşletme Rezervleri için VRE ve Depolamanın Kullanılması Daha Düşük İşletme Maliyetleri ve Azaltma, Ancak Daha Az Gelir Demektir
Kısaltılmış ve depolanmış yenilenebilir enerji, işletim rezervleri için potansiyel bir kaynak veya yük tahmin hataları veya programlı kesintiler gibi olaylar sırasında talebi karşılamak için kısa bir süre içinde sistem operatörünün kullanabileceği kapasite olarak giderek daha fazla görülüyor.
Çalışmada modellendiği gibi, VRE ve depolama kaynaklarının işletme rezervleri sağlamasına izin verilmeyen simüle edilmiş yüksek PV-penetrasyon senaryoları, azaltma ve işletme maliyetlerinde önemli artışlar sağlar – bu kaynakların işletme rezervleri sağlamasına izin vermenin genel değerine işaret eder.
Ancak, bu değerin toptan satış piyasası ortamında artan gelir potansiyeline dönüşmesi gerekmez – bu da azaltma paradoksunun ikinci yönünü temsil eder.
Frew, “VRE ve depolamanın işletme rezervleri sağlamasına izin verilmesi, düşük fiyatlara neden olur ve bu da PV’nin işletme rezervlerini kısıtlanmış enerji ile sağlama teşviklerini azaltır” dedi. “Güneş kesintisi paradoksunun bu yönü, şebeke sistemi değerinin ve telafisinin uygun şekilde hizalanmasının önemini ortaya koyuyor.”
Kapasite ve enerji değiştirme hizmetleri için inşa edilen depolama, özellikle aşırı üretim zamanlarında, genellikle rezervler için yedek kapasiteye sahiptir. Depolamanın sıfıra yakın maliyeti olduğu için, özellikle PV azaltma sırasında daha düşük genel işletme rezerv fiyatları ile sonuçlanır. Depolamanın işletme rezervleri sağlamasına izin verilmesi, aynı zamanda, PV’nin işletme rezervleri sağlamak için kısaltılmış enerjiyi kullanabileceği süreleri sınırlayan kısma miktarını ve saatlerini de azaltır.
Depolamanın üzerine VRE ekleyin ve fiyatlar daha da düşer. Genel olarak, PV’nin işletme rezervlerine kısıtlanmış enerji sağlaması için çok az teşvik vardır. Daha yüksek seviyelerde azaltma ve yüksek VRE seviyeleri ile düşen enerji fiyatlarından kaynaklanan azalan gelirleri telafi edemez.
Frew, “PV’nin parasal tazminat için yeterli fırsat olmadan sistem değeri sağladığını gördük,” dedi. “Piyasa tasarımcılarının, PV penetrasyonları arttıkça işletme rezervi uygunluk kurallarını ve tazminat yapılarını revize etmesi gerekebilir.”
Gelecek iş
Genel olarak çalışma, esnekliğin çok nüanslı doğasını ve güneşin kısılma paradoksundaki rolünü vurguluyor ve depolama ve termal jeneratörlerin, yüksek güneş penetrasyon seviyelerine sahip bir sistemin esneklik ihtiyaçlarının (ve azaltma seviyelerinin) önemli itici güçleri olduğunu gösteriyor.
Gelecekteki çalışmalar, ek depolama penetrasyon seviyeleri ve çeşitli sistem konfigürasyonları ile diğer hassasiyet faktörlerini keşfedebilir. Ek olarak, termal jeneratör esneklik yükseltmelerinin tam bir maliyet-fayda analizi, güç sistemleri daha büyük VRE penetrasyonuna doğru geliştikçe depolama ve diğer esneklik seçenekleriyle genel maliyet rekabetçiliğini değerlendirebilir.
NREL, konsantre güneş enerjisi ile kilovat saat başına altı sente kadar ekstra değer bulur Daha fazla bilgi: Bethany Frew et al. Yüksek güneş enerjisi sistemlerine geçişte kısaltma paradoksu, Joule (2021). DOI: 10.1016 / j.joule.2021.03.021 Dergi bilgisi: Joule Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı tarafından sağlanmıştır
Atıf: Yüksek güneş enerjisi geleceğindeki kısıntı paradoksu (2021, 29 Nisan) 29 Nisan 2021 tarihinde https://techxplore.com/news/2021-04-curtailment-paradox-high-solar-future.html adresinden alındı
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacına yönelik herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölümü çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.