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在这些可再生能源消减期间,部署在正确位置的储能系统能够以低成本存储这些多余的可再生能源,甚至在供过于求期间在电价变为负值时零成本存储电力。
然后,长时和多日储能系统可以使用这种低成本的过剩清洁能源来管理加州增长的电力需求,在净需求高峰期提供电力,并且在多日储能的情况下,在可再生能源的多日中断期间提供可靠电力。
这种过剩清洁能源的第一个用途是帮助解决加州备受争议的“鸭子曲线”——太阳能发电峰值期间净电力需求下降,随后净电力需求随着日落迅速增加。
如果长时储能系统的储能容量能够用图 1 中所示的削减的电力充电,并在需求峰值期释放这些电力源,那么自从 2014 年以来,加州可以节省1.29 亿美元以上,并减少约 110 万吨二氧化碳排放。
利用过剩清洁能源电力的第二个主要用例是在可再生能源间歇性发电时期发电量不足期间补充能源供应。
Form Energy公司对加州公用事业委员会综合资源规划过程中使用的35年太阳能发电和风力发电概况进行了分析,确定了138个多日可再生能源间歇期的实例(间歇期被定义为风力发电和太阳能发电量与平均值相比低25%以上的时期)。
这些持续多日的可再生间歇期对深度脱碳电网的可靠性构成最大威胁。如今的电池储能系统可以经济可行地存储大约8或12小时的电力,这意味着它们在可再生能源发电的间歇期耗尽电量,而在此期间每天都无法充电。
因此,能够在多日内提供能源的清洁能源技术对于确保低成本、清洁、可靠的电力至关重要。如果没有这些技术,电网规划者将需要建造比电网需要的更多的可再生能源来满足典型的能源需求,并且他们可能还需要继续运营化石燃料发电设施,这对客户来说成本很高。
对2045年加州零碳电网的建模表明,在这样的间歇期如何利用这些过剩的清洁能源来支持电网的可靠性。
图2 取自E3公司和Form Energy公司对长时储能有助于实现加州能源目标评估的初步结果,显示了在秋季多云期间太阳能发电量较低难以为锂离子电池储能系统充电,以至于无法在晚上提供足够的电力来满足需求。与其相反,多日储能技术填补了这一空白,在最需要的时候为加州负载提供清洁可靠的电力。
随着加州削减可再生能源事件的频率、规模和持续时间的增加,新型长时储能和多日储能技术为加州客户创造价值的机会已经到来。
把握机遇
随着加利福尼亚州的脱碳目标变得更加严格,并且该州需要在可再生能源发电量低、极端高温等其他压力条件下采用零碳资源,长时储能和多日储能技术在电网中的价值只会随着时间的推移而增加。
该州最近遭遇的热浪导致居民和企业降低电力需求将近一周的时间,凸显了该州面临的多日高温天气挑战。
幸运的是,该州已经在将长时储能和多日储能技术推向市场方面取得了显著进展。加利福尼亚州在美国首次推出了 1.26 亿美元激励措施,以激励长时储能系统的部署和应用。
采用长时储能技术需要公用事业公司开始将它们纳入资源规划,这将面临必须解决的特定建模挑战。了解这些资源每小时的运营动态是了解其价值的关键,这在能源过剩和能源稀缺的多日期间最为明显。
当前的行业标准模型仅在每年几天或几周内捕获电网动态,因此低估了多日储能系统可以为电网提供的价值。
然而,新兴的建模工具和技术可以考虑所有可能的电网极端情况,并代表可以跨天和跨季节转移能源的资源经济。而将长时储能技术和更好的电网规划工具相结合,可以为加州建立一个更可靠、更清洁、更具成本效益的电网。
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