市场设计以零边际成本间歇性可再生未来由弗兰克·A·沃拉克(Frank A.
可再生能源(例如风能和太阳能)越来越多地穿透电力网格,使能量景观的电气化。1但是,这些能源是间歇性的,需要存储能源。用于短期储能(长达几天),可提供广泛的技术,包括电池和热机械存储。2相比之下,化学能源存储是长期,季节性储能的少数替代方案之一,2,3另一个主要选择是泵送水力。4,即使抽水的水电可能是在某些自然适合的区域中低成本存储的潜在解决方案,4此类系统的能量密度很低,并且泵水电在很大程度上取决于大型天然水的可用性。通常提出以氢的形式储存化学能量,以解决间歇性挑战。氢可以
在本文中,我们提出了一个发电技术间歇性的电力行业模型。发电技术的经济价值通过将其生产概况与电力市场价格相结合来给出。我们使用消费者电力消费跨期替代弹性的估计值,同时通过实证参数化模型来数值计算可再生能源和化石能源之间的弹性。我们发现可再生能源和化石能源之间的替代弹性非常小,这取决于价格和间歇性。这表明碳税和可再生能源补贴的效率和福利效应因地而异。补贴电池技术研究和制定适合当地能源市场的政策可以减轻这些分配副作用,同时补充用于促进可再生能源的传统政策。
Net-Zero-CO 2功率系统的概念已通过欧盟的目标越来越引起人们的关注,到2050年成为气候中性大陆。作为通往净零功率系统的潜在途径,这项工作将基于间歇性可再生电力的未来电力系统通过化学能源载体(所谓的燃料到燃料到功率系统)以及基于100%碳捕获和储存的天然气的燃烧的系统。选择用于电力储存的化学能载体是氢,甲烷和氨。使用生命周期评估,我们确定并比较了两种途径对七个影响类别产生的可调度电力的1 kWh的环境影响。在所有七个影响类别中,没有一个单一的途径对环境的好处最大。评估氢用于存储的使用力量到功率系统在所有类别中的环境影响最低。此外,与具有碳捕获和存储系统的天然气相比,所有对燃料到动力系统对气候变化,光化学臭氧形成和化石资源耗竭的影响较低。带有碳捕获和存储系统的天然气对颗粒物的形成,海洋富营养化和矿产资源稀缺的影响较低。我们的工作得到了对从净零直接-CO 2到生命周期净零-CO 2等效系统的途径的分析,该途径实际上是气候中性的,这是通过直接空气从大气中直接捕获残留物的空气来实现的。然而,这导致所有其他影响类别的增长量为11%的力量到功率系统,而使用碳捕获和存储系统则增加了21%的天然气燃烧。一项系统大小的研究还强调了用于电力存储的资本的非常低的容量因素,从而提高了经济可行性。
摘要:风能和太阳辐射具有间歇性和随机波动性,会影响电网综合运行模式下混合系统的运行稳定性。本研究研究了一种使用电池和双层电容器 (EDLC) 的电网综合风能/光伏混合系统缓解输出功率变化的平滑控制方法。当太阳能和风能系统产生的功率变化很大时,电池和 EDLC 会吸收混合系统的功率波动,从而平滑提供给电网的功率。这使得可再生能源资源在公用事业系统中的更高渗透率和整合成为可能。逆变器的控制策略是将功率注入具有单位功率因数和恒定直流母线电压的公用事业系统。光伏 (PV) 和风能系统均受控制以获取最大输出功率。为了观察混合系统在实际情况下平滑输出功率波动的性能,考虑了一天的实际场地风速和辐射数据。该控制方法的动态建模和有效性
摘要 1 本文估计了太阳能和风能间歇性对批发价格、套利机会和存储盈利能力的影响。首先,我利用风能和太阳能发电的短期随机性来估计墨西哥批发电力市场价格的每小时下降幅度(优先排序效应)。其次,由于水力发电已经通过平滑风能和太阳能的每小时间歇性充当了电池存储,因此我使用滞后来控制重新分配,估计适当的动态优先排序效应并预测未来更大可再生能源容量的批发价格。第三,我使用动态优化来评估边际存储者的能源套利盈利能力。基于 2019 年市场平均批发价格(10.6 GW 风能和太阳能)的存储利润低于电池的平准化成本 (LCOE)。对于 2029 年计划的风能和太阳能容量(30.9 GW),存储套利利润将在其预计的 4 小时电池 LCOE 下降范围内。然而,对于价格差异较大且传输不完全拥堵的节点,套利存储将在 2025 年(25.4 GW)之前进入 LCOE 范围。抽水蓄能水电以较低的费率套利电力,因此其利润低于电池。如果我们考虑其他服务(例如频率调节),存储的全部价值可能会更大。类似的经验教训将适用于可再生能源和非主导水电份额不断增加的电网/国家。JEL 分类:L94、Q41、Q42、Q47 关键词:风能和太阳能、存储、水力发电、优先顺序效应
间歇性可再生能源 它们到底是用来做什么的? 风能和光伏太阳能等与电网相连的间歇性可再生能源比无用更糟糕。在大多数情况下,它们的唯一功能是满足对化石燃料的持续需求,并阻碍采用唯一能够(也许仍然能够)拯救我们免受气候变化影响的发电技术。你所听到的关于间歇性可再生能源的信息几乎完全是误导性的,或者完全是错误的。间歇性是现代皇帝的新衣,但很少有人承认这一点。通过忽视、否认或混淆事实,可以赚到太多钱,也可以促进太多的事业发展。 你为什么要相信我说的话?你不应该!至少不是毫无疑问或不加批判地相信。我不希望仅凭这份文件就能证明任何事情或立即说服任何人。理想情况下,你应该尽可能多地使用基本的研究技术、简单的算术和开放的探究来检查。然后,你需要告诉世界你所得出的任何结论。当然,除非你用余生重新计算并重复数百名经过适当培训的人所做的研究,否则你永远无法完全确定。但请尝试,因为世界的未来取决于你能否正确行事,然后说服其他人也这样做。所以,不要有压力……我的故事开始了。20 世纪 90 年代初,我开始担心气候变化。当时,我们被告知(错误地)化石燃料每年排放的温室气体达到一定水平,生物圈将永远可以容忍。但显然,发达国家几乎没有人愿意改变他们的生活方式,将排放率降低到这一水平。剑桥物理学教授 David MacKay 写了一本畅销书,解释了风能、太阳能电池板和类似能源等间歇性可再生能源所能提供的电力有多么少。权威组织世界自然基金会 (WWF) 也发表了一份报告,指出核能不是一个可行的解决方案。它告诉我们,制造和处理核燃料所释放的温室气体数量如此之多,以至于核能与化石燃料相比好不了多少。回想起来,我当时一定是太轻信了,才会相信世界自然基金会的这些断言。毕竟,如果民用核能需要消耗如此多的化石能源,那它为什么还要存在呢?但当时我只是相信别人告诉我的话。看来,现有的发电技术都不可行。因此,我得出结论,我们注定要失败。后来,我了解到,大气层无法无限期地应对化石燃料产生的大量温室气体排放,后来我明白,我们必须从大气层中清除温室气体,因为我们已经向大气层排放了太多温室气体。看来,我们注定要失败。我不记得我第一次知道世界自然基金会关于核能排放大量温室气体的说法是错误的。大错特错。相反,核能几乎不排放任何温室气体,除了用混凝土和钢铁建造发电站时释放的相当少量的温室气体。显然,突然间,我们似乎并没有注定要灭亡。至少现在还没有,也不一定。而且,显然,核能是安全的,无污染的,而且在所有其他发电方式中几乎完全是无害的。但事实上,我
电力互联已被认为是一种通过调度更高效的电力生产和容纳不断增长的可再生能源份额来减轻碳排放的方法。我使用两国模型分析了在存在风能和太阳能等间歇性可再生能源的情况下电力互联对可再生能源容量和碳排放的影响。我发现,在最佳情况下,如果碳的社会成本 (SCC) 较低,互联会减少对可再生能源的投资并加剧碳排放。相反,如果 SCC 较高,互联会增加可再生能源容量并减少碳排放。此外,可再生能源的间歇性会从互联中产生保险收益,这也意味着当 SCC 较高时,在某些自然状态下,某些可再生能源容量会得到最佳削减。对于正相关的间歇性,削减率和相应的碳排放量会增加。我使用来自欧盟电力市场的数据校准模型,并模拟德国-波兰和法国-西班牙之间扩大互联的结果。我发现,在目前的 SCC 水平下,互联互通可能会增加碳排放。互联互通的净效益为正,但各国之间的分布不均衡。
什么是间歇性电力资源? 间歇性电力资源:(1) 可再生;(2) 设施所有者或运营商无法储存;(3) 具有超出设施所有者或运营商控制范围的可变性。在纽约,依赖风能、太阳能或垃圾填埋气作为燃料的资源被归类为间歇性电力资源 (IPR)。每个依赖风能作为燃料的间歇性电力资源应包括所有在单个调度点标识符 (PTID) 处计量的涡轮机。 2. 间歇性电力资源可以参与哪些批发市场? 互联且电力位于纽约控制区内的 IPR 可以参与日前市场 (DAM)、实时市场 (RTM) 和容量市场,前提是它们满足其他资格要求。接收 DAM 计划的 IPR 像任何其他供应商一样需要进行 RTM 平衡。与所有其他资源一样,IPR 必须遵守适用的关税规定和 ISO 程序。 3. 风能资源如何参与能源市场? NYISO 采用专门针对风力发电厂的调度模型。有关风力发电厂参与 DAM 或 RTM 的具体规则,请参阅技术公告 154 和 NYISO 市场管理和控制区域服务费率(NYISO 市场服务费率)。4. 太阳能资源如何参与能源市场?太阳能发电厂可以向 NYISO 的 DAM 和 RTM 提供能源。在 DAM 中,太阳能发电厂与所有其他发电机一样对待。在 RTM 中,太阳能发电厂可以提供其全部铭牌容量,NYISO 会根据太阳能发电厂提供的当前输出水平调度其他灵活发电机。与风力发电厂不同,太阳能发电厂不作为灵活资源纳入 NYISO 的调度模型,尽管 NYISO 正在通过其大规模太阳能调度工作寻求变革。5. 如果间歇性电力资源的实时产量比 NYISO 预期的多或少,会发生什么情况?IPR 会为其所有产出付费,即使其产出超过了 NYISO 预期的产出量。当风力发电厂被指示通过 NYISO 的经济调度减少其产量时,情况会例外。此外,当 IPR 的产量低于 NYISO 预期的数量时,它们可免于发电不足费用。请参阅 NYISO 市场服务费率第 2.3 节中可补偿的过度发电和第 15.3.A.2 节中持续发电不足费用的定义。6. NYISO 是否需要间歇性电力资源的预测?NYISO 为风能和太阳能发电厂采购集中式能源预测。风能和太阳能发电厂还需要提供特定于站点的数据。具体数据要求包括 NYISO 市场服务费率第 5.8 节、安装容量手册和输电和调度操作手册中的内容。另外一个参考资料是风能和太阳能发电厂运营商数据用户指南。