Електроенергетична система Америки зазнає радикальних змін, оскільки вона переходить від викопного палива до відновлюваної енергії.Хоча в першому десятилітті 2000-х років спостерігалося величезне зростання виробництва природного газу, а 2010-ті були десятиліттям вітру та сонця, перші ознаки свідчать про те, що інновації 2020-х років можуть бути бумом «гібридних» електростанцій.
Типова гібридна електростанція поєднує виробництво електроенергії з акумулятором в одному місці.Це часто означає сонячну або вітрову електростанцію в поєднанні з великими батареями.Працюючи разом, сонячні панелі та акумуляторні батареї можуть генерувати відновлювану енергію, коли сонячна енергія досягає піку протягом дня, а потім вивільняти її за потреби після заходу сонця.
Погляд на проекти з енергетики та накопичувачів, що знаходяться в стадії розробки, дає змогу побачити майбутнє гібридної енергетики.
Наша командау Національній лабораторії Лоуренса в Берклі виявили, що приголомшливий результат1400 гігаватзапропонованих проектів генерації та накопичення електроенергії, поданих для підключення до мережі – це більше, ніж усі існуючі електростанції США разом узяті.Зараз найбільшу групу складають сонячні проекти, і більше третини цих проектів включають гібридну сонячну енергію та акумуляторні накопичувачі.
Хоча ці електростанції майбутнього пропонують багато переваг, вони такожпіднімати питанняпро те, як найкраще експлуатувати електричну мережу.
Чому гібриди популярні
Оскільки вітер і сонце зростають, вони починають мати великий вплив на мережу.
Сонячна енергія вжеперевищує 25%щорічного виробництва електроенергії в Каліфорнії та швидко поширюється в інших штатах, таких як Техас, Флорида та Джорджія.Штати «поясу вітру» від Дакоти до Техасу бачилимасове розгортання вітрових турбінАйова зараз отримує більшу частину енергії від вітру.
Такий високий відсоток відновлюваної енергії викликає запитання: як інтегрувати відновлювані джерела, які виробляють велику, але різну кількість енергії протягом дня?
Ось тут і з’являється пам’ять. Ціни на літій-іонні акумулятори змінюютьсяшвидко впавоскільки за останні роки виробництво на ринку електромобілів зросло.Поки є побоювання щодо майбутньогопроблеми ланцюга поставок, дизайн батареї також, ймовірно, буде розвиватися.
Поєднання сонячних батарей і батарей дозволяє операторам гібридних установок забезпечувати енергією в найцінніші години, коли попит найбільший, наприклад, влітку вдень і ввечері, коли кондиціонери повітря працюють на високій потужності.Батареї також допомагають згладити виробництво від вітрової та сонячної енергії, зберігати надлишкову енергію, яка інакше була б скорочена, і зменшити перевантаження в мережі.
Гібриди домінують у проекті
На кінець 2020 року в США працювало 73 сонячних і 16 вітрових гібридних проектів, що становило 2,5 гігават генерації та 0,45 гігават накопичувачів.
Сьогодні сонячні та гібридні електростанції домінують у розробці.До кінця 2021 року понад675 гігават запропонованої сонячної енергіїелектростанції подали заявку на отримання дозволу на підключення до мережі, причому більше третини з них об’єднані зі сховищами.Ще 247 гігават вітряних електростанцій були в черзі, з яких 19 гігават, або близько 8% з них, були гібридними.
Звичайно, подача заявки на підключення – це лише один крок у розвитку електростанції.Забудовнику також потрібні земельні та комунальні договори, договір купівлі-продажу, фінансування та дозволи.Лише приблизно кожна четверта нова станція, запропонована між 2010 і 2016 роками, почала комерційну експлуатацію.Але глибина інтересу до гібридних рослин віщує сильне зростання.
На таких ринках, як Каліфорнія, батареї є обов’язковими для нових розробників сонячних батарей.Оскільки сонячна енергія часто пояснюєбільшість владина денному ринку будівництво більше додає мало вартості.Наразі 95% усіх пропонованих великомасштабних сонячних потужностей у каліфорнійській черзі постачаються з батареями.
5 уроків про гібриди та питання на майбутнє
Можливості для зростання у відновлюваних гібридах явно великі, але це викликає деякі питаннянаша групав лабораторії Берклі проводили дослідження.
Ось деякі з нашихнайкращі знахідки:
Інвестиції окупаються в багатьох регіонах.Ми виявили, що додавання батарей до сонячної електростанції збільшує ціну, але також збільшує цінність електроенергії.Розміщення генерації та зберігання в одному місці може отримати переваги від податкових кредитів, економії витрат на будівництво та операційної гнучкості.Дивлячись на потенціал прибутку за останні роки та за допомогою федеральних податкових кредитів, додана вартість, здається, виправдовує вищу ціну.
Спільне розміщення також означає компроміси.Вітер і сонце працюють найкраще там, де енергія вітру та сонця є найсильнішою, але батареї забезпечують найбільшу цінність там, де вони можуть забезпечити найбільші переваги мережі, наприклад, зменшити перевантаження.Це означає, що під час визначення найкращого розташування з найвищою цінністю існують компроміси.Федеральні податкові пільги, які можна заробити лише тоді, коли батареї розташовані разом із сонячною батареєю, у деяких випадках можуть спонукати до неоптимальних рішень.
Немає жодної найкращої комбінації.Цінність гібридної установки частково визначається конфігурацією обладнання.Наприклад, розмір батареї відносно сонячного генератора може визначити, як пізно ввечері установка може постачати електроенергію.Але вартість нічної електроенергії залежить від місцевих ринкових умов, які змінюються протягом року.
Правила ринку електроенергії мають розвиватися.Гібриди можуть брати участь у ринку електроенергії як один блок або як окремі організації, причому сонячна батарея та накопичувачі будуть брати участь незалежно.Гібриди також можуть бути або продавцями, або покупцями енергії, або обома.Це може стати складним.Правила участі на ринку для гібридів все ще розвиваються, залишаючи операторам заводів експериментувати з тим, як вони продають свої послуги.
Малі гібриди створюють нові можливості:Гібридні електростанції також можуть бути невеликими, наприклад сонячні електростанції та батареї в будинку або на підприємстві.Такігібриди стали стандартом на Гаваяхоскільки сонячна енергія насичує мережу.У Каліфорнії клієнти, які підлягають відключенню електроенергії для запобігання лісовим пожежам, все частіше додають накопичувачі до своїх сонячних систем.Ці«заметрові» гібридивикликають питання про те, як їх слід оцінювати та як вони можуть сприяти роботі мережі.
Гібриди тільки починаються, але на підході ще багато.Потрібні додаткові дослідження технологій, дизайну ринку та нормативних актів, щоб гарантувати, що мережа та ціноутворення на мережі розвиватимуться разом з ними.
Хоча питання залишаються, ясно, що гібриди переосмислюють силові установки.І в процесі вони можуть переробити енергетичну систему США.
Час публікації: 23 червня 2022 р