coal_liza

Category:

Слишком много ВИЭ – дорого для энергосистемы

Основные результаты недавнего исследования Массачусетского технологического института, опубликованные в декабре 2019 года, показывают, что слишком большая доля ветряных (ВЭС) и солнечных (СЭС) станций в электрогенерации приведет к росту расходов на энергосистему в целом.

Джон Рейли, содиректор Объединенной программы Массачусетского технологического института по науке и политике глобальных изменений, а также экономист по вопросам энергетики, окружающей среды и сельского хозяйства рассказал о результатах исследования, в котором он принимал участие.

По мере увеличения числа солнечных батарей и ветряных электростанций, их производительность снижается. И хотя стоимость отдельных солнечных панелей низка, когда их достаточно много, они накладывают реальные затраты на остальную часть системы.

На рынке еще много возможностей для роста солнечной и ветровой генерации, и она должна вырасти во много раз. Однако исследование показало, что бремя затрат, налагаемых на систему, становится существенным, когда нестабильные ВИЭ (ветер и солнце) обеспечивают около 40% общего производства электроэнергии в регионе. (А 40% - это весьма далеко от идеи сети, работающей исключительно на энергии ветра и солнца.) В некоторых регионах проникновение на рынок ветровой и солнечной энергии намного выше, и там возникают острые проблемы.

Авторы исследования считают, что рост доли ВЭС и СЭС до значения выше 40% чреват как минимум двумя неблагоприятными последствиями: увеличением количества ВЭС и СЭС, которые придется отключать от сетей в наиболее продуктивные периоды времени из-за избытка генерируемой электроэнергии, и необходимостью иметь резервные мощности для покрытия потребности в электроэнергии в нерабочие часы ветряных и солнечных станций (безветрие и пасмурная погода). Простаивание этих резервных мощностей большую часть времени добавляет затрат системе в целом.

Если электрическая система должна работать круглосуточно, в периоды высокой и низкой производительности СЭС и ВЭС, а также высокого и низкого спроса на электроэнергию, то интеграция растущего количества нестабильных ВИЭ становится все труднее.

Хранение излишков электроэнергии может помочь, но хранение - это, в основном, краткосрочное решение, на несколько часов или дней, и данная проблема сложнее, чем кажется, если изучить ее подробнее.

Литий-ионный аккумулятор емкостью 1 кВт-ч стоит в США около 300 долларов. Это дешевле, чем раньше, но все равно слишком дорого для крупномасштабного хранения продукта, который продается примерно за 12 центов.

Возможно, настанет время, когда для домохозяйств будет иметь смысл целый вечер пользоваться энергией полуденного солнца из аккумулятора, но трудно представить сценарий, при котором энергия мартовских ветров будет накапливаться для безветренных августовских ночей, а июньское солнце будет сохраняться для тихих и темных январских дней.

Основная проблема, связанная со слишком большими ставками на СЭС и ВЭС, заключается в том, что данная стратегия требует гораздо большей генерирующей мощности для удовлетворения заданного уровня нагрузки.

Раньше от электростанций, работающих на ископаемом топливе, требовалась только необходимая мощность для удовлетворения спроса на электроэнергию, а также некоторый запас мощности для покрытия возможных поломок. Теперь же нужна достаточная мощность, чтобы компенсировать потерю мощности генерации от солнца и ветра.

Солнечная ферма мощностью 100 мегаватт вырабатывает 100 мегаватт электроэнергии только в середине дня. Пиковый спрос же обычно наступает много часов спустя, когда солнце уже низко и солнечные панели производят значительно меньше энергии. То же самое касается ветряков, которые обычно вырабатывают максимум энергии ночью, когда спрос на нее низок; а когда мир бодрствует и требует электричества, ветряные турбины производят лишь часть от своего потенциального максимума.

Таким образом, если солнечная панель генерирует, скажем, 50% мощности в периоды пиковых нагрузок, а ветряная турбина - 20%, то даже если стоимость оборудования упала, требуется все больше и больше мощности, чтобы давать свет людям. Система, полагающаяся на ВИЭ, достаточно большая, чтобы удовлетворить пиковый спрос, неизбежно столкнется с периодами, когда она будет генерировать много избыточной энергии, не имеющей никакой ценности.

Производительность солнечных панелей и ветряных турбин падает из-за периодических отключений, а расходы на их интеграцию растут. В этих условиях, если стоит задача с меньшими затратами добиться 90%-ого снижения углеродных выбросов в секторе электроэнергетики к середине века (по сравнению с уровнем 2005 года), тогда, говорят авторы исследования, системе нужны другие инструменты – вероятно, атомная энергия и, возможно, улавливание и хранение углерода. Но нужно проделать еще много работы, прежде чем технологии улавливания углерода станут достаточно дешевым для массового использования.

Низкая стоимость энергии, получаемой из возобновляемых источников, не имеет значения, если ВИЭ не могут генерировать энергию, когда это необходимо.

По материалам:

https://www.utilitydive.com/news/too-much-wind-and-solar-raises-power-system-costs-deep-decarbonization-req/568080/


Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic