摘要 太阳能是增长最快的可再生资源之一,具有改变全球能源系统的巨大潜力。然而,将其无缝集成到智能电网中带来了复杂的技术和监管挑战。这项研究严格审查了太阳能与智能电网的整合,重点关注与提高电网效率、确保稳定性和驾驭监管框架相关的多方面挑战和机遇。2023 年 6 月至 2024 年 6 月,在美国拉马尔大学工程学院,12 个月内从 5 个不同地区的 10 个开创性智能电网项目中精心收集了数据。该研究采用混合方法,将严格的电网性能数据定量分析与对 30 位行业专家的深入定性访谈相结合。关键指标包括能源效率提高、电网稳定性波动和存储容量挑战。太阳能的整合使评估项目的电网效率显著提高 28%,碳排放量减少 18%。尽管如此,由于太阳能发电的间歇性,72% 的电网面临严重的电压不稳定问题,65% 的电网需要大量投资于先进的存储技术才能确保可靠性。此外,75% 的利益相关者认为政策支持不足是阻碍太阳能更广泛融入的主要障碍。 太阳能融入智能电网为提高能源可持续性提供了变革机遇。然而,解决间歇性等技术障碍、投资存储解决方案和营造更先进的监管环境对于充分发挥其潜力至关重要。 关键词:太阳能一体化、智能电网、电网效率、储能、监管挑战 引言 新的全球能源格局正在迅速出现,随之而来的是迫切需要过渡到更清洁、更可持续的低碳能源 [1]。清洁、可再生、丰富的太阳能已成为这一变化的关键。随着通过政府政策、企业举措和个人选择等应对气候变化和减少对化石燃料依赖的努力不断推进,太阳能在我们的能源结构中的作用变得越来越重要。然而,尽管前景如此光明,太阳能仍面临着技术、经济和监管方面的诸多挑战(特别是在智能电网的背景下),这些挑战阻碍了其迄今为止的应用。智能电网是一种新的
实现国家目标还意味着到2040年新增或翻新总计超过8000万公里的电网,相当于现有的全球电网总长。电网对于降低电力供应碳排放和有效整合可再生能源至关重要。在各国按时全面实现国家能源和气候目标的情景下,风能和太阳能光伏发电将占未来20年全球电力容量总增量的80%以上,而过去20年这一比例不到40%。在国际能源署 (IEA) 的2050年净零排放情景中,风能和太阳能占增量的近90%。可再生能源部署的加速要求对配电网进行现代化改造,并建立新的输电走廊以连接远离城市和工业区等需求中心的可再生资源(例如沙漠中的太阳能光伏项目和海上风力涡轮机)。
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在由家用电器、电动汽车和太阳能电池板等各种设备组成的分散式家庭能源系统中,如果向最终用户提供设备粒度的电力消耗和生产数据,他们就能够更深入地了解系统的细节,并进一步实现能源可持续性。然而,该领域的许多数据库都与其他领域隔绝,仅包含与能源有关的信息。这可能会导致每台设备的能源使用信息(例如天气)丢失。同时,这些数据集中的大量数据集已广泛应用于机器学习模型等计算建模技术。虽然此类计算方法仅通过专注于数据集的局部视图来实现很高的准确性和性能,但无法保证模型的可靠性,因为当考虑到信息遗漏时,此类模型很容易受到数据输入波动的影响。本文通过研究家庭能源系统上的语义网方法来解决智能能源系统领域的数据隔离问题。我们提供了一种基于本体的方法来管理系统中设备级分辨率的分散数据。因此,与每台设备相关的数据的范围可以在整个 Web 上以可互操作的方式轻松扩展,并且可以从 Web 获取其他信息(例如天气),前提是数据是按照 W3C 标准组织的。© 2022 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。
我们认识到,社会受益于所有人的才能,培养富有创造力、善于协作、善于沟通和团队合作的工程师至关重要。众所周知,多元化的工程团队更具创新性。我们帮助学生为导师和同学的不同观点做出贡献并从中学习。我们希望让毕业生掌握知识和技能,以满足企业和社区的多种不同需求。学院欢迎并赞赏学生的多元文化和民族背景。我们致力于提供包容性的教育体验,性别和种族是开发满足多元化社会需求的工程解决方案的核心要素。该大学目前拥有 AdvanceHE 颁发的青铜雅典娜天鹅认证。
用于传输和分销网格的电网运算符的作用是确保始终可用性的可用性。但是,全世界的电力系统正在经历由二氧化碳中立的需求驱动的范式转变。由于供暖和交通部门电气化引起的可再生分布生成和额外的负载需求的整合引入了传统的电力系统操作正在努力应对的复杂性。这些趋势需要最佳操作Marot等的高级方法。(2021);凯利等。(2020)。正在进行的能源过渡还会影响其他利益相关者,例如能源市场参与者。他们需要适应分散的结构和新的市场参与者,例如电动汽车(EV)充电运营商。此外,持续的数字化和通信系统的构建将经典电力系统转化为网络物理能源系统(CPES)Steinbrink等。(2018)。所有这些新挑战为电网操作带来了新的复杂性。
●SIPA教师顾问,Christine Capilouto教授对Capstone项目的指导和监督。●尼日利亚的农村电气化机构(REA)在我们在尼日利亚逗留期间的热情款待 - 安排对Petti和Toto的现场访问,提供他们对迷你网格的见解,并将团队与其他利益相关者联系起来。特别感谢David Otu的勤奋努力和与REA的有效沟通,以确保富有成效的国内访问。●哥伦比亚大学的国际公共事务学院(SIPA)提供了有关旅行物流的财务支持和指导●尼日利亚政府的专家和从业人员,非营利组织,公司和多边组织以及学术界,并咨询了学术界,以分享他们的宝贵知识和专业知识。
2估计目前需要从传输资产需要确定到操作的11到14年。这包括计划,监管,设计,采购和能量过程。3当前的电力传输,天然气传输和天然气分配网络价格控制(RIIOET2,RIIO-GT2和RIIO-GD2分别为2021年至2026年),当前的电力分配价格控制(RIIO-ED2)从2023-2028开始运行。4 Decision on accelerating onshore electricity transmission investment, Ofgem ASTI decision (2022) ( https://www.ofgem.gov.uk/publications/decision-accelerating-onshore-electricity-transmission-investment ) 5 Consultation on frameworks for future systems and network regulation: enabling an energy system for the future, Ofgem (2023) https://www.ofgem.gov.uk/publications/consultation-frameworks-frameworks-future-systems-andstems-and-network-regulation-regulation-regulation-emabling-energy-energy-system-future 6 Energy Fill [HL],英国议会(2022)
摘要。全球能源格局一直以化石燃料为主,但是随着气候变化和环境问题的加剧,人们意识到必须改变传统的能源体系。为了整合可再生能源并提高能源系统的可持续性和弹性,已经出现了智能电网。智能电网是一种基于高级通信,控制和信息技术的现代网格系统,可以更有效地整合可再生能源。作为可再生能源之一,太阳能在智能电网中起着重要作用。它具有广泛的分布,环境保护和可再生能源的优势,并且随着技术的进步和降低,太阳能发电可在智能电网中广泛使用。同样,风能是另一个重要的可再生能源,在智能电网中也起着重要作用。风力涡轮机技术的持续发展使风能发电更加高效和可靠,并且与智能电网基础设施的集成进一步提高了风能利用的效率。此外,作为清洁能源载体具有巨大的潜力,但是智能网格系统中氢能的存储和分布仍然面临挑战。
本研究介绍了 Power-to-X 工艺中电解设施集成对电网的影响。新颖的模拟设置结合了高分辨率电网优化模型和碱性水电解的详细调度模型。通过设置不同的电解设施安装容量和生产策略,研究了德国北部电力线的利用率和拥堵情况。对于高达 300 MW(~50 ktH 2 /a)的电解容量,可以观察到对电网的局部影响,而更高的容量会造成超区域影响。因此,影响被定义为偏离平均线路利用率 5% 以上。此外,最小线路拥堵被确定为与电解设施的每日约束生产策略相一致。我们的结果表明,综合电网设施运行的良好折衷方案可以最大限度地降低生产成本,并减少对电网的影响。