太阳能+存储的神奇数学

2021年11月29日下午2:27
乔治·贝克/ Pexels
约瑟夫·丹尼尔
前的贡献者

我一直很擅长数学。我在它的一致性中找到了慰藉和安慰。不像语法那样有规则的例外。(你说“y”有时是元音是什么意思?!)

想象一下,有一天当我发现1 + 1并不总是等于2时,我有多惊讶。

这就是太阳能+储能的神奇数学。

一点背景知识

在我们开始神奇的数学之前,您必须首先了解一个非常重要的概念:有效承载能力(ELCC)。我的同事Mark Specht就这个主题写了一篇很棒的博客,你可以读到在这里

ELCC是电网规划者用来评估资源在最有可能发生停电时满足需求的能力的指标。这些时刻最常见的是在净需求高峰的时候。满足净峰值需求是保持照明的重要组成部分,因此当电网规划者进行长期资源规划时,他们使用ELCC等指标来确保他们有足够的资源来满足未来5年、10年甚至20年的净峰值需求。

对于太阳能,ELCC可能在50%左右开始,也就是说,在净高峰需求期间,安装的1兆瓦太阳能将贡献半兆瓦的电力。

问题是,你向电网添加的太阳能越多,下一个兆瓦的太阳能对净峰值需求的贡献就越小。这种边际值递减效应为网格规划者所熟知和理解。所以,当他们做计划时,他们会考虑到这一点。

风能、太阳能、储能——每一种资源都有一个ELCC值,计算机模型使用该值来确保电网能够满足未来的需求。

整体大于各部分之和

“整体大于部分之和”这句老话是对存储和太阳能的神奇数学的完美描述。

带储能的太阳能的有效承载能力实际上高于太阳能的ELCC加上储能的ELCC。

下面的例子来自新墨西哥州的一个程序,当地的垄断公用事业公司,新墨西哥公共服务公司(PNM),已经在努力用太阳能和电池存储取代燃煤电厂。现在,该公司正在申请批准对其在一家核电站的股份采取同样的做法。

在PNM程序中,一位专家证人作证说,如果一个峰值负荷约为80吉瓦(GW)的服务区域增加5吉瓦的太阳能,其净峰值负荷只会减少0.6吉瓦。

同时,2.5 GW的存储仅能减少1.6 GW的峰值负载。

但当你将太阳能和储能组合在一起时,减少负荷的综合效率是2.8吉瓦。

所以0.6 GW + 1.6 GW = 2.8 GW!这是额外的0.6 GW!

图NS-3来自Nicolai Schlag在新墨西哥州监管委员会的证词,案例编号21-04-02-UT,第11页

毕竟不是那么神奇

事实证明,太阳能+储能的神奇数学有点像从帽子里变出兔子的魔法。没有魔法。只是,剧透一下…

兔子一直在帽子里。

这并不是真的魔法。

太阳能+储能的附加效益也不是神奇的,这是资源多样性的价值。

对于太阳能和风能等资源,ELCC取决于其他变量,比如一天中净需求高峰出现的时间。但它也取决于网格上其他资源的组合。当你在电网中添加越来越多的太阳能时,净峰值需求会转移,但它也会变得更短,这意味着储能更容易发挥作用,帮助满足净峰值需求。

太阳能+储能是互补资源。

太阳能和风能也是互补资源。风能加上储能也是如此。它不会以结对结束。例如,波特兰综合医院正在研究一种风能+太阳能+储能项目

忽视这些好处会使可再生能源组合的价值看起来比实际低,如果考虑到多样性的好处,公用事业公司可能会选择建造更多的可再生能源。

需要更好的建模

效用资源模型解释系统中这些动态的能力并不是限制因素。

限制因素是什么?

一个模型操作员愿意做出改变。公用事业公司在全国范围内的综合资源计划中运行这些模型,有时他们会做出大胆的声明,例如“模型做不到这一点”。

首先,如果你的模型不能解释对未来电网规划至关重要的变量,那么就换一个新模型。

其次,通常情况下,如果模型有正确的输入,它可以解释这些变化。有时这需要额外的工作,而公用事业公司并不总是愿意这样做。

虽然有些是。以Xcel能源公司为例。Xcel聘请了咨询公司E3进行单独的分析,以解释随着风能、太阳能和储能水平的增加,电网中风能、太阳能和储能的ELCC动态。虽然“外生”分析并不完美,但它确实允许公用事业公司向模型提供输入,以便其建模可以考虑这些电网动态。

另一种选择是将太阳能+储能模型作为单一的“混合资源”。这是UCS和许多其他组织在一些程序中提出的建议。这种方法有利有弊,但肯定的是,一个优点是它是一个简单而直接的选择。

对于任何阅读我博客的公共事业规划者,我愿意接受其他想法。你有其他想法,我愿意接受其他选择。只是不要告诉我你的模特做不到,因为你自己懒得做。

编者按:这篇文章的早期版本错误地认为PNM峰值需求是8GW。