Hệ thống điện của Mỹ đang trải qua sự thay đổi căn bản khi chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo.Trong khi thập kỷ đầu tiên của những năm 2000 chứng kiến sự tăng trưởng mạnh mẽ về sản xuất khí đốt tự nhiên và những năm 2010 là thập kỷ của gió và mặt trời, những dấu hiệu ban đầu cho thấy sự đổi mới của những năm 2020 có thể là sự bùng nổ của các nhà máy điện “lai”.
Một nhà máy điện hybrid điển hình kết hợp sản xuất điện với bộ lưu trữ pin ở cùng một vị trí.Điều đó thường có nghĩa là một trang trại năng lượng mặt trời hoặc gió kết hợp với pin quy mô lớn.Làm việc cùng nhau, các tấm pin mặt trời và bộ lưu trữ pin có thể tạo ra năng lượng tái tạo khi năng lượng mặt trời đạt mức cao nhất trong ngày và sau đó giải phóng nó khi cần thiết sau khi mặt trời lặn.
Nhìn vào các dự án năng lượng và lưu trữ trong quá trình phát triển sẽ mang lại cái nhìn thoáng qua về tương lai của năng lượng lai.
Đội của chúng tôitại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley đã phát hiện ra rằng một con số đáng kinh ngạc1.400 gigawatttrong số các dự án phát điện và lưu trữ được đề xuất đã áp dụng để kết nối vào lưới điện – nhiều hơn tất cả các nhà máy điện hiện có của Hoa Kỳ cộng lại.Nhóm lớn nhất hiện nay là các dự án năng lượng mặt trời và hơn một phần ba trong số các dự án đó liên quan đến năng lượng mặt trời kết hợp với pin lưu trữ.
Mặc dù các nhà máy điện trong tương lai này mang lại nhiều lợi ích nhưng chúng cũngnêu các câu hỏivề cách thức vận hành lưới điện tốt nhất.
Tại sao xe hybrid lại hot
Khi gió và mặt trời phát triển, chúng bắt đầu có tác động lớn đến lưới điện.
Năng lượng mặt trời rồivượt quá 25%sản lượng điện hàng năm ở California và đang lan rộng nhanh chóng ở các bang khác như Texas, Florida và Georgia.Các bang thuộc “vành đai gió”, từ Dakotas tới Texas, đã chứng kiếntriển khai quy mô lớn các tuabin gió, Iowa hiện nhận được phần lớn năng lượng từ gió.
Tỷ lệ năng lượng tái tạo cao này đặt ra một câu hỏi: Làm thế nào để chúng ta tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo để tạo ra lượng điện lớn nhưng khác nhau trong ngày?
Đó là nơi cần lưu trữ. Giá pin lithium-ion cógiảm nhanhkhi hoạt động sản xuất dành cho thị trường xe điện đã tăng lên trong những năm gần đây.Trong khi có những lo ngại về tương laithách thức chuỗi cung ứng, thiết kế pin cũng có khả năng phát triển.
Sự kết hợp giữa năng lượng mặt trời và pin cho phép người vận hành nhà máy hybrid cung cấp điện trong những giờ quý giá nhất khi nhu cầu cao nhất, chẳng hạn như buổi chiều mùa hè và buổi tối khi máy điều hòa không khí chạy ở mức cao.Pin cũng giúp vận hành trơn tru quá trình sản xuất từ năng lượng gió và mặt trời, lưu trữ năng lượng dư thừa nếu không sẽ bị cắt giảm và giảm tắc nghẽn trên lưới điện.
Xe hybrid thống trị đường ống dự án
Vào cuối năm 2020, có 73 dự án năng lượng mặt trời và 16 dự án lai gió đang hoạt động ở Mỹ, đạt công suất phát điện là 2,5 gigawatt và lưu trữ 0,45 gigawatt.
Ngày nay, năng lượng mặt trời và xe hybrid thống trị quá trình phát triển.Đến cuối năm 2021, hơn675 gigawatt năng lượng mặt trời được đề xuấtcác nhà máy đã nộp đơn xin phê duyệt kết nối lưới điện, với hơn một phần ba trong số đó được ghép nối với hệ thống lưu trữ.247 gigawatt khác của các trang trại gió cũng đang được triển khai, với 19 gigawatt, tương đương khoảng 8% trong số đó, là các loại hybrid.
Tất nhiên, việc xin đấu nối chỉ là một bước trong quá trình phát triển nhà máy điện.Một nhà phát triển cũng cần có các thỏa thuận về đất đai và cộng đồng, hợp đồng mua bán, tài chính và giấy phép.Chỉ có khoảng một trong bốn nhà máy mới được đề xuất từ năm 2010 đến năm 2016 được đưa vào vận hành thương mại.Nhưng mức độ quan tâm sâu sắc đến cây lai báo hiệu sự tăng trưởng mạnh mẽ.
Ở những thị trường như California, pin về cơ bản là bắt buộc đối với các nhà phát triển năng lượng mặt trời mới.Vì năng lượng mặt trời thường chiếmphần lớn quyền lựctrên thị trường ban ngày, việc xây dựng nhiều hơn sẽ mang lại ít giá trị hơn.Hiện tại 95% tổng công suất năng lượng mặt trời quy mô lớn được đề xuất ở California đều đi kèm với pin.
5 bài học về xe hybrid và câu hỏi cho tương lai
Cơ hội phát triển các loại xe lai tái tạo rõ ràng là rất lớn, nhưng nó đặt ra một số câu hỏinhóm của chúng tôitại Phòng thí nghiệm Berkeley đã và đang điều tra.
Dưới đây là một số của chúng tôiphát hiện hàng đầu:
Việc đầu tư mang lại kết quả ở nhiều khu vực.Chúng tôi nhận thấy rằng việc lắp thêm pin vào nhà máy điện mặt trời tuy làm tăng giá nhưng cũng làm tăng giá trị của nguồn điện.Việc đặt nguồn điện và lưu trữ ở cùng một địa điểm có thể thu được lợi ích từ tín dụng thuế, tiết kiệm chi phí xây dựng và vận hành linh hoạt.Nhìn vào tiềm năng doanh thu trong những năm gần đây và với sự trợ giúp của các khoản tín dụng thuế liên bang, giá trị gia tăng dường như biện minh cho mức giá cao hơn.
Đồng vị trí cũng có nghĩa là sự đánh đổi.Gió và mặt trời hoạt động tốt nhất ở những nơi có nguồn tài nguyên gió và mặt trời mạnh nhất, nhưng pin mang lại giá trị cao nhất ở những nơi chúng có thể mang lại lợi ích lớn nhất cho lưới điện, chẳng hạn như giảm tắc nghẽn.Điều đó có nghĩa là phải có sự đánh đổi khi xác định vị trí tốt nhất với giá trị cao nhất.Các khoản tín dụng thuế liên bang chỉ có thể kiếm được khi pin được đặt cùng vị trí với năng lượng mặt trời có thể khuyến khích các quyết định dưới mức tối ưu trong một số trường hợp.
Không có sự kết hợp tốt nhất.Giá trị của một nhà máy lai được xác định một phần bởi cấu hình của thiết bị.Ví dụ, kích thước của pin so với máy phát điện năng lượng mặt trời có thể xác định xem nhà máy có thể cung cấp điện vào buổi tối muộn đến mức nào.Nhưng giá trị của điện năng vào ban đêm phụ thuộc vào điều kiện thị trường địa phương, thay đổi quanh năm.
Các quy tắc thị trường điện cần phải phát triển.Các tổ chức hybrid có thể tham gia vào thị trường điện với tư cách là một đơn vị duy nhất hoặc là các thực thể riêng biệt, với việc đấu thầu năng lượng mặt trời và lưu trữ độc lập.Xe hybrid cũng có thể là người bán hoặc người mua quyền lực hoặc cả hai.Điều đó có thể trở nên phức tạp.Các quy tắc tham gia thị trường dành cho xe hybrid vẫn đang được phát triển, khiến các nhà điều hành nhà máy phải thử nghiệm cách họ bán dịch vụ của mình.
Các giống lai nhỏ tạo ra cơ hội mới:Các nhà máy điện lai cũng có thể có quy mô nhỏ, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và pin trong gia đình hoặc cơ sở kinh doanh.Như làgiống lai đã trở thành tiêu chuẩn ở Hawaiikhi năng lượng mặt trời bão hòa lưới điện.Ở California, những khách hàng bị cắt điện để ngăn chặn cháy rừng đang ngày càng bổ sung thêm bộ lưu trữ cho hệ thống năng lượng mặt trời của họ.Những cái nàygiống lai “đằng sau đồng hồ”đặt ra câu hỏi về việc chúng nên được đánh giá như thế nào và chúng có thể đóng góp như thế nào cho hoạt động của lưới điện.
Các giống lai chỉ mới bắt đầu nhưng còn nhiều loại nữa đang được triển khai.Cần nghiên cứu thêm về công nghệ, thiết kế thị trường và các quy định để đảm bảo lưới điện và giá điện lưới cũng phát triển theo chúng.
Trong khi vẫn còn nhiều câu hỏi, rõ ràng xe hybrid đang định hình lại các nhà máy điện.Và họ có thể làm lại hệ thống điện của Mỹ trong quá trình này.
Thời gian đăng: 23-06-2022