Моделиране при батериите в САЩ доказва: Системите за съхранение на енергия могат да поддържат мрежа с 80% ВЕИ през 2050 г.

В последното си проучване за системите за съхранение на енергия Америкаснката национална лаборатория за възобновяема енергия (NREL) заключава, че съхранението на батерии трябва да може да поддържа 80% от ВЕИ в енергийния микс в САЩ до 2050 г. Маделин Геокарис от NREL обяснява как са моделирали стотици бъдещи сценарии, за да представят точно стойността на денонощното (<12 часа) съхранение на енергия от батерията.

Сценариите за голямо съхранение направиха различни допускания за цена и производителност за съхранение, вятър, слънчева фотоволтаична енергия и природен газ. Бяха разгледани 15 технологии за съхранение, като продължаващият бърз спад в разходите за литиево-йонни батерии прави технологията най-привлекателна. Изследванията и инструментите за моделиране – актуализирани, разширени и подобрени – също откриха значителен потенциал за разпределено съхранение на енергията в стотици хиляди сгради в САЩ, съобщава EnergyPost.

Съхранението на енергия вероятно ще играе критична роля в бъдещата мрежа с ниски въглеродни емисии, гъвкава и устойчива, заключава новият анализ, кръстен Storage Futures Study (SFS). Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL) стартира SFS през 2020 г. с подкрепата на Министерството на енергетиката на САЩ, за да проучи възможното развитие на съхранението на енергия.

Серията стартира с визионерска рамка за увеличаване на разгръщането и продължителността на съхранението на енергия с течение на времето и изследва въпросите, изложени във визията в пет следващи доклада. Ключовата част от проучването и цялата поредица доклади са синтезирани в окончателен документ .

„Всяка фаза на проучването показва потенциална предстояща вълна от съхранение на енергия, като инсталираният капацитет за съхранение в САЩ се увеличава поне пет пъти до 2050 г.“, каза Нейт Блеър, главен изследовател на изследването.

„Като цяло откриваме, че съхранението на енергия има значителна икономическа стойност, от по-лесни операции в енергийната мрежа до по-малко скъпи термични стартирания и намалени вредни емисии.

Моделиране в детайли на бъдещи сценарии

За да разбере какво движи внедряването на съхранение на енергия и как то може да повлияе на мрежата, NREL моделира стотици варианти и бъдещи сценарии. Изследователите добавиха нови възможности към публично достъпния модел за разширяване на капацитета на регионалната система за внедряване на енергия (ReEDS) на NREL, за да представят точно стойността на денонощното (<12 часа) съхранение на енергия от батерията – по своята същност сложно предизвикателство за моделиране.

ReEDS създаде стабилен набор от бъдещи сценарии за енергийна система с голямо съхранение с различни предположения за цена и производителност за съхранение, вятър, слънчеви фотоволтаици (PV) и природен газ. За да симулира мрежовите операции в сценариите на ReEDS, NREL използва търговски достъпен модел на производствените разходи (PLEXOS).

От страна на дистрибуцията, NREL добави нови възможности за съхранение към своя модел на пазарно търсене на разпределено генериране (dGen) с отворен код, за да симулира приемането от страна на клиентите на слънчеви плюс системи за съхранение при различни предположения за стойността на батерията и резервната мощност.

Заедно, подобренията на модела отвориха вратата за проучване на много нови изследователски въпроси относно съхранението на енергия в бъдещата мрежа.

Достатъчно възможности, за поддръжка на 80% микс от ВЕИ

Във всички моделирани сценарии NREL установи, че денонощното разгръщане на съхранение може да варира от 130 гигавата до 680 гигавата през 2050 г., което е достатъчно, за да поддържа генериране на възобновяеми източници от 80% или повече.

„Открихме, че съхранението на енергия е изключително конкурентно на икономическа основа и има бързо разширяващи се възможности за денонощно съхранение в енергийния сектор“, каза Уил Фрейзър, водещ автор на доклада „Проучване на бъдещето на съхранението: Икономически потенциал на денонощното съхранение в енергийния сектор на САЩ“.

Литиево-йонните батерии вероятно ще бъдат най-бързо развиващата се технология за съхранение

NREL изследва 15 технологии за съхранение на енергия в различни етапи на комерсиализация. Пренебрегвайки разходите, повечето от тези технологии биха могли да поддържат мрежата с кратка или дълга продължителност. Въпреки това, бързото намаляване на разходите за литиево-йонни батерии я прави най-атрактивната технология за съхранение на енергия.

Разходите за литиево-йонни батерии са паднали с невероятните 80% през последното десетилетие и се очаква да продължат да падат, движени до голяма степен от търсенето на електрически превозни средства.

Мрежите с високи нива на ВЕИ се подобряват и поддържат с много съхранение

Няколко фази на SFS показаха, че съхранението на енергия може да осигури най-голяма стойност за подпомагане на посрещането на пиковото търсене - което е тясно свързано с генерирането на електроенергия от фотоволтаици.

Повече PV генерация измества пиковото търсене към по-късните часове на деня и го съкращава до няколко часа. Това увеличава стойността на по-краткосрочното съхранение. Както е моделирано, стойността на съхранението се увеличава с течение на времето, когато натоварването нараства и съществуващите генератори бъдат спрени.

„Енергийните системи с голямо съхранение могат успешно да балансират натоварването 24/7“, каза Джени Йоргенсън, анализатор на NREL и водещ автор на друг доклад от изследването: Проучване на бъдещето на съхранението: Оперативните последици за мрежата от широко разпространеното внедряване на съхранение.

Моделираните активи за съхранение на енергия не работят през цялото време през цялата година, а се включват през 10-те часа с най-високо търсене от деня, когато енергийната система се нуждае най-много от капацитет."

Използване на съхранението на енергия през всеки час от деня през сезони и години до 2050 г.: Съхранението следва пиковото търсене, тъй като то се променя през годините, за да се съобрази по-тясно с времето, когато слънчевата енергия не е налична.

Разпределено съхранение на енергия в стотици хиляди сгради

NREL също така откри значителен потенциал за разпределено съхранение на енергия в стотици хиляди сгради.

Потенциалът за внедряване варира в зависимост от местоположението въз основа на специфични тарифни структури или програми за стимулиране, но обикновено се ръководи от разходите за батерия и стойността на резервното захранване.

„Процесът на разработване и внедряване на технология за разпределено съхранение в рамките на нашия модел dGen разкри допълнителни въпроси и необходими изследователски възможности, свързани с приемането на акумулаторни батерии преди електромера“, обясни Ашрита Прасана, моделист на dGen и водещ автор на Storage Futures Study Distributed Solar and Storage Outlook: Методология и сценарии — първите публикувани оценки за разпределеното внедряване на съхранение на батерии.

„Ще са необходими допълнителни подобрения на dGen, за да се проучат изследователски въпроси като потенциала за възприемане на разпределените енергийни ресурси (DER) и капацитета за съхранение и тяхното въздействие върху разпределителната мрежа, проучване на компромисите между разпределените и комуналните мащаби съхранение и ролята на DERs в подкрепа на прехода към декарбонизирана икономика."

За пълния списък с ключови познания от цялото проучване за бъдещето на съхранението на енергия в САЩ, прочетете окончателния обобщен доклад тук.