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可再生能源系统的最佳实施...
通讯作者 * Mahdi Mozaffarilegha 伊朗伊斯兰阿扎德大学 Kahnooj 分校电气工程系 电子邮件：mozaffarilegha.m@gmail.com 摘要 随着偏远地区能源消耗的增长和电网接入的缺乏以及化石燃料价格的上涨，在这些地区使用可再生能源的重要性日益增加。整合这些资源以提供本地负载引入了微电网的概念。可再生能源系统的优化利用是其最重要的问题之一。由于风力涡轮机、太阳能电池板和电池等设备价格昂贵，因此设备的容量大小至关重要。本文提出了一种基于技术经济的算法来评估包括光伏系统、电池和风力涡轮机在内的可再生能源系统的最佳设计。 关键词：可再生能源系统、光伏、风力涡轮机、电池、技术经济。
日本的能源转型：可再生能源的相互作用……
在接近 2030 年气候目标年之际，日本的能源格局正处于关键时刻，这是将雄心勃勃的目标与实际成果结合起来的关键时刻，同时也为 2050 年奠定了基础。过去两年，燃料价格飙升和日元贬值导致该国的化石燃料进口成本大幅增加了 22.4 万亿日元，加剧了国民财富的外流并扩大了贸易逆差。1 新冠疫情、俄乌危机和中东危机以及 COP29 等重大国际气候谈判等全球重大事件加剧了日本的经济压力。新首相石破茂的任命及其少数派政府进一步加剧了形势的复杂性，在这种动态的地缘政治格局中，他们的经济和能源政策方针对于日本的前进道路至关重要。
IRP 第 8 卷（共 29 卷）
内华达电力公司（“内华达电力”）和 Sierra Pacific 电力公司（“Sierra”，与内华达电力合称为“公司”或“NV Energy”）正在提交此联合综合资源计划（“2024 年联合 IRP”）。2024 年联合 IRP 侧重于可负担性、可靠性和可持续性。2024 年联合 IRP 继续履行公司对满足该州清洁能源政策和目标的承诺，同时满足客户的能源需求。在确定首选计划和准备行动计划时，公司制定了四个长期主要扩展计划以满足客户的需求，并对其进行了评估，以确定每个计划在潜在负荷、购买电价、燃料价格和碳政策情景范围内的表现。公司已选择平衡计划作为其首选计划，其核心内容是：
![国家可持续能源政策 [修订]](/simg/8\81a01143645ecc4f7b42cd534e8cbda86b3cb2d4.webp)
国家可持续能源政策 [修订]
1.4 政府还担心能源资源多样化不足对国家能源安全的影响，特别是由于化石燃料价格波动，以及使用化石燃料对当地和全球环境可持续性的影响。每年仅发电就排放约 872,000 吨二氧化碳 (CO 2 )，占该国二氧化碳总排放量的一半以上。公路运输是二氧化碳排放的第二大贡献者。其余排放来自制造业、工业和农业过程；以及商业和住宅部门电器的排放。化石燃料的使用还对巴巴多斯的自然环境产生直接污染，而自然环境是该国的重要经济资源，特别是旅游业。化石燃料的使用还会对空气质量、饮用水质量、沿海生态系统和国家外观产生负面影响。特别是，政府担心可能发生的石油泄漏以及排放对公众健康的影响。
拥堵评估与资源整合研究
图 1：2019-2028 年拥堵最严重前 3 组的基本拥堵情况（2019 亿美元） ............................................................................................................. 2 图 2：通用解决方案 ............................................................................................................................................. 3 图 3：2019-2028 年生产成本节省（2019 亿美元） ............................................................................................................. 4 图 4：效益/成本比（高、中、低成本估算范围） ............................................................................................. 4 图 5：拥堵对需求的影响（%） ............................................................................................................................. 5 图 6：预计可再生能源发电区域地图 ............................................................................................................. 7 图 7：按区域划分的风能和太阳能削减情况 ............................................................................................................. 9 图 8：纽约独立系统运营商 (NYISO) 综合系统规划流程 ............................................................................................. 13 图 9：经济规划流程图 ............................................................................................................................. 16 图 10：主要建模输入和变化.................................................................................................... 24 图 11：2019 年 CARIS 第一阶段 NYCA 建模主要变化时间表 .............................................................. 25 图 12：CARIS 基准负荷和资源表 ........................................................................................................ 25 图 13：CARIS 中建模的区域（包括 NYISO、ISO-New England、IESO Ontario 和 PJM 互连）。 26 图 14：区域 AE 的预测燃料价格（名义美元） .......................................................................................................... 30 图 15：区域 FI 的预测燃料价格（名义美元） ........................................................................................................ 30 图 16：区域 J 的预测燃料价格（名义美元） ............................................................................................................. 31 图 17：区域 K 的预测燃料价格（名义美元） ............................................................................................................. 31 图 18：NO X 和 SO 2 排放许可价格预测 ............................................................................................................. 32 图 19：CO 2 排放许可价格预测 ............................................................................................................................. 34 图 20：2014-2018 年各区域历史需求美元拥堵情况（名义百万美元） ............................................................................. 36 图 21：2014-2018 年受限路径历史需求美元拥堵情况（名义百万美元）....................36 图 22：按区域划分的 2019-2028 年未来需求 $ 拥堵预测（基准情景）（名义百万美元） ............................................................................................................................. 37 图 23：按约束路径划分的 2019-2028 年未来需求 $ 拥堵预测（基准情景）（名义百万美元） ............................................................................................................................. 38 图 24：基于 15 年总计最高需求 $ 拥堵现值的排序要素（基准情景） ............................................................................................................. 39 图 25：按约束划分的拥堵小时数（基准情景） ............................................................................................................. 39 图 26：基于生产成本节约（2019 百万美元）对分组要素进行排序 ............................................................................................. 40 图 27：三项 CARIS 研究的需求 $ 拥堵情况（名义百万美元） ............................................................................................. 41图 28：三项 CARIS 研究的需求 $ 拥堵情况 ($2019M) .............................................................................. 41 图 29：2019-2028 年拥堵程度排名前三的分组的基本拥堵情况 ($2019M) ............................................................................................. 41 图 30：输电区块大小 ......................................................................................................................................... 42 图 31：发电区块大小 ......................................................................................................................................... 43 图 32：EE 和 DR 区块大小 ......................................................................................................................................... 43 图 33：通用解决方案定价考虑因素 ......................................................................................................................... 45 图 34：研究 1 的需求 $ 拥堵情况比较（名义百万美元） ............................................................................................. 48 图 35：研究 1 的需求 $ 拥堵情况比较 ($2019M) ............................................................................................. 48 图 36：研究 1 的 NYCA 范围生产成本节省情况($2019M) .............................................................................. 48 图 37：研究 2 的需求$拥堵比较（名义百万美元） .............................................................................. 50 图 38：研究 2 的需求$拥堵比较（$2019M） ...................................................................................... 50 图 39：研究 2 的 NYCA 范围生产成本节省（$2019M） ............................................................................. 50 图 40：研究 3 的需求$拥堵比较（名义百万美元） ............................................................................. 52 图 41：研究 3 的需求$拥堵比较（$2019M） ...................................................................................................... 52 图 42：研究 3 的 NYCA 范围生产成本节省（2019 百万美元） .............................................................. 52 图 43：2019 年至 2028 年 NYCA 范围总生产成本节省（2019 百万美元） ............................................................................................................. 54 图 44：每项研究中通用发电的隔夜成本、需求响应和能源效率解决方案成本 ............................................................................................................. 55 图 45：每项研究中通用传输解决方案的隔夜成本 ............................................................................................................. 56 图 46：2019 年至 2028 年通用解决方案生产成本节省（2019 百万美元） ............................................................................................. 57 图 47：效益/成本比（高、中、低成本估计范围） ............................................................................................. 57 图 48：负荷支付、发电机支付、TCC 的十年变化支付和损失成本（2019 亿美元）................................................................................................................................................ 59 图 49：2028 年 ICAP MW 影响 ............................................................................................................................ 59
政策简报 - 史密斯企业与环境学院
清洁能源革命已经加速发展了一段时间。自 1958 年光伏电池首次用于为卫星供电以来，太阳能成本已下降了 5,000 倍。1 自 20 世纪 80 年代和 90 年代商业化以来，风能和电池成本下降了 90% 以上。太阳能和风能现在是地球上大多数地方最便宜的新发电来源，2 电动汽车 (EV) 现在比汽油或柴油汽车更便宜。3 相比之下，化石燃料价格从长远来看并没有改善——现在所有化石燃料的成本与一个世纪前大致相同。4 由于全球事件，它们还受到极端短期波动的影响，例如俄罗斯入侵乌克兰后价格飞涨，使进口国容易受到严重的经济破坏。数据显示，现代清洁能源技术由于创新和技术进步而呈现出强劲的改进趋势，但化石燃料、核能、碳捕获和储存以及蓝氢却没有。5
电力市场结构和报酬的演变
电力系统的转型必然要求对传统电力系统及其运行方式进行重大变革。电网正在从以中央发电站为主向更加分散的资源网络转变。因此，区域边际能源成本（过去主要由煤炭、天然气和石油燃料成本决定）正在向零燃料价格的风能和太阳能技术（也称为可变可再生能源 (VRE) 资源）转变。基于旋转设备和相关辅助服务的交流电 (AC) 系统正在向旋转设备较少、电力电子设备较多的系统（也称为基于逆变器的资源 (IBR)）转变。在 VRE 普及率较高的地区，出现了新的挑战，不仅需要新的运营程序，还需要新的方式来激励发电、存储、输电、配电和消费设备和服务的贡献，未来电网需要这些设备和服务才能保持稳定、可靠和有弹性。
气候报告-2022.pdf
杜克能源很高兴发布 2022 年气候报告。自上一份报告发布以来的两年里，我们一直专注于：(1) 构建更可靠、更具弹性的电网，以帮助减轻更恶劣天气的影响，为客户提供更多针对其独特需求的解决方案，并容纳大量可再生能源、分布式能源和需求响应；(2) 投资更清洁的能源供应。这些战略重点建立在客户和社区对实惠价格、可靠性和更低二氧化碳 (CO 2 或“碳”) 足迹的基本需求之上。向清洁能源和电网现代化的过渡将通过以下方式提供可靠性和可负担性：(1) 利用价格下降和清洁能源激励措施，(2) 更换运营和维护成本不断增加的老化发电能力，(3) 减轻燃料价格波动和燃料供应可靠性降低的影响，以及 (4) 提高对天气事件的适应能力。
热泵的未来 - NET
热泵采用低排放电力驱动，是全球向安全和可持续供暖转型的核心技术。目前市场上的热泵比天然气锅炉节能三到五倍。它们减少了家庭受化石燃料价格飙升的影响，而当前的全球能源危机使这一问题变得更加紧迫。全球天然气需求的六分之一以上用于建筑供暖——在欧盟，这一数字为三分之一。许多热泵也可以提供制冷，到 2050 年，生活在需要供暖和制冷地区的 26 亿人将不再需要单独的空调。建筑供暖每年产生 4 千兆吨二氧化碳排放量——占全球排放量的 10%。安装热泵代替化石燃料锅炉可显著减少所有主要供暖市场的温室气体排放，即使在目前的发电结构下也是如此——随着电力系统脱碳，这一优势将进一步增强。
提高电池存储系统的可维护性...
由于过去十年来环保意识的增强和燃料价格的波动，几个国家开始合作制定国家计划，以实现《巴黎协定》的气候协议目标。目前，电气化进程中最关键的挑战之一是传统发动机的更换。由于燃料和电池单位体积的能量密度存在很大差距，因此电气化后飞机重量增加。飞机的整体稳定性和配置受到重量变化的影响，因此需要进一步分析。本文重点讨论并提出电池存储系统在飞机中的可维护性和位置方面的未来解决方案。在方法论方面，为了验证研究解决方案，本文以计划改装混合动力推进系统的传统飞机作为案例研究。结果表明，电池系统必须分为两个主要类别，即能量和结构存储系统，前者涉及电池类型的选择以及根据所需的能量输出确定电池尺寸/重量，而后者涉及电池存储系统的定位和结构设计。