Електроенергийната система на Америка претърпява радикална промяна, докато преминава от изкопаеми горива към възобновяема енергия.Докато през първото десетилетие на 2000-те се наблюдава огромен ръст в производството на природен газ, а 2010-те бяха десетилетието на вятъра и слънчевата енергия, ранните признаци показват, че иновациите от 2020-те може да са бум на „хибридните“ електроцентрали.
Типичната хибридна електроцентрала съчетава производството на електроенергия със съхранение на батерии на едно и също място.Това често означава слънчева или вятърна ферма, съчетана с големи батерии.Работейки заедно, слънчевите панели и съхранението на батерии могат да генерират възобновяема енергия, когато слънчевата енергия е в пика си през деня и след това да я освобождават, когато е необходимо, след като слънцето залезе.
Поглед към проектите за захранване и съхранение в процес на разработка предлага поглед към бъдещето на хибридната енергия.
Нашия екипв Националната лаборатория на Лорънс Бъркли установиха, че зашеметяващо1400 гигаватаот предложените проекти за производство и съхранение са кандидатствали за свързване към мрежата – повече от всички съществуващи електроцентрали в САЩ взети заедно.Най-голямата група сега са соларни проекти и над една трета от тези проекти включват хибридна слънчева енергия плюс съхранение на батерии.
Докато тези електроцентрали на бъдещето предлагат много предимства, те същоповдигат въпросиза това как най-добре трябва да се управлява електрическата мрежа.
Защо хибридите са горещи
С нарастването на вятъра и слънцето те започват да оказват голямо влияние върху мрежата.
Слънчева енергия веченадвишава 25%годишно производство на електроенергия в Калифорния и се разпространява бързо в други щати като Тексас, Флорида и Джорджия.Щатите от „ветровия пояс“, от Дакота до Тексас, видяхамасово внедряване на вятърни турбини, като сега Айова получава по-голямата част от енергията си от вятъра.
Този висок процент възобновяема енергия повдига въпроса: Как да интегрираме възобновяеми източници, които произвеждат големи, но различни количества енергия през целия ден?
Това е мястото, където съхранението идва. Цените на литиево-йонните батерии сабързо паднатъй като производството се увеличи за пазара на електрически превозни средства през последните години.Докато има опасения за бъдещетопредизвикателства във веригата за доставки, дизайнът на батерията също е вероятно да се развие.
Комбинацията от слънчева енергия и батерии позволява на операторите на хибридни инсталации да осигуряват енергия през най-ценните часове, когато търсенето е най-силно, като летните следобеди и вечери, когато климатиците работят на висока мощност.Батериите също спомагат за изглаждане на производството от вятърна и слънчева енергия, съхраняват излишната енергия, която иначе би била ограничена, и намаляват задръстванията в мрежата.
Хибридите доминират в проекта
В края на 2020 г. в САЩ имаше 73 слънчеви и 16 вятърни хибридни проекта, възлизащи на 2,5 гигавата генериране и 0,45 гигавата съхранение.
Днес слънчевата енергия и хибридите доминират в разработката.До края на 2021 г. повече от675 гигавата предложена слънчева енергияинсталациите са кандидатствали за одобрение за свързване към мрежата, като над една трета от тях са свързани със съхранение.Други 247 гигавата вятърни паркове са в съответствие, като 19 гигавата, или около 8% от тях, са хибридни.
Разбира се, кандидатстването за връзка е само една стъпка в развитието на електроцентрала.Предприемачът също се нуждае от споразумения за земя и общност, договор за продажба, финансиране и разрешителни.Само около един на всеки четири нови завода, предложени между 2010 г. и 2016 г., успя да започне търговска експлоатация.Но дълбочината на интереса към хибридните растения предвещава силен растеж.
На пазари като Калифорния батериите са по същество задължителни за новите соларни разработчици.Тъй като слънчевата енергия често е причина замнозинство от власттана дневния пазар изграждането на повече добавя малка стойност.В момента 95% от всички предложени широкомащабни слънчеви мощности в калифорнийската опашка идват с батерии.
5 урока за хибридите и въпроси за бъдещето
Възможността за растеж при възобновяемите хибриди е очевидно голяма, но повдига някои въпросинашата групав лабораторията Бъркли разследва.
Ето някои от нашитетоп находки:
Инвестицията се изплаща в много региони.Установихме, че докато добавянето на батерии към слънчева електроцентрала увеличава цената, то също така увеличава стойността на енергията.Поставянето на генериране и съхранение на едно и също място може да извлече ползи от данъчни кредити, спестяване на разходи за строителство и оперативна гъвкавост.Разглеждайки потенциала за приходи през последните години и с помощта на федерални данъчни кредити, добавената стойност изглежда оправдава по-високата цена.
Съвместното разполагане също означава компромиси.Вятърът и слънчевата енергия се представят най-добре там, където вятърните и слънчевите ресурси са най-силни, но батериите осигуряват най-голяма стойност там, където могат да осигурят най-големи ползи за мрежата, като облекчаване на задръстванията.Това означава, че има компромиси при определяне на най-доброто местоположение с най-висока стойност.Федералните данъчни кредити, които могат да бъдат спечелени само когато батериите са разположени съвместно със слънчевата енергия, в някои случаи може да насърчават неоптимални решения.
Няма една най-добра комбинация.Стойността на една хибридна инсталация се определя отчасти от конфигурацията на оборудването.Например, размерът на батерията спрямо слънчев генератор може да определи колко късно вечерта централата може да доставя енергия.Но стойността на нощното захранване зависи от местните пазарни условия, които се променят през годината.
Правилата на пазара на енергия трябва да се развият.Хибридите могат да участват на пазара на електроенергия като единична единица или като отделни единици, като слънчевата енергия и акумулаторите наддават независимо.Хибридите също могат да бъдат или продавачи, или купувачи на мощност, или и двете.Това може да се усложни.Правилата за участие на пазара за хибриди все още се развиват, оставяйки операторите на заводи да експериментират с начина, по който продават услугите си.
Малките хибриди създават нови възможности:Хибридните електроцентрали също могат да бъдат малки, като слънчеви и батерии в дома или бизнеса.Такивахибридите са станали стандарт в Хаваитетъй като слънчевата енергия насища мрежата.В Калифорния клиентите, които са обект на спиране на електрозахранването, за да предотвратят горски пожари, все повече добавят хранилища към своите слънчеви системи.Тези„зад метър“ хибридиповдигат въпроси за това как трябва да бъдат оценявани и как могат да допринесат за работата на мрежата.
Хибридите тепърва започват, но много повече са на път.Необходими са повече изследвания върху технологиите, пазарния дизайн и регулациите, за да се гарантира, че мрежата и ценообразуването на мрежата се развиват заедно с тях.
Въпреки че остават въпроси, ясно е, че хибридите предефинират електроцентралите.И те могат да преработят електроенергийната система на САЩ в процеса.
Време на публикуване: 23 юни 2022 г