可再生能源发电设施如何配置储能系统可满足大多数电力需求

美国的一个研究小组最近发表了一篇论文，试图了解风力发电和太阳能发电的未来发展。

该研究分析了42个国家39年来的风力发电和太阳能发电的每小时发电数据。根据对没有配套部署储能系统的可再生能源发电设施的评估，最可靠的可再生能源发电系统是风力发电设施，并且在72%到91%的发电期间可以满足电力需求，而如果配套部署持续放电时间为12小时的电池储能系统可以在83%到94%的发电时间内满足电力需求

然而研究发现，即使在满足90%以上电力需求的系统中，每年也可能有数百个小时不能满足电力需求。

该研究量化了额外电力的存储和需求管理的装机容量、储能容量和利用率，以及区域聚合的好处。这些模型评估了储能系统不同部署的三种场景（无、3小时和12小时）

值得注意的是，研究人员得出的结论是，部署可以满足1.5倍电力需求的风力发电和太阳能发电设施以及配套部署持续放电时间为3小时的储能系统，能够满足一年中的200小时以外的所有需求。

Calderia公司之前的研究表明，美国能够构建一个可靠的电网，该电网80%的电力来自风力发电和太阳能发电，并部署持续放电时间约为12小时的电池储能系统，这种模型不需要建设额外的电网输电基础设施。

研究发现，土地面积较大的国家和地区可以构建可靠性更高的风力+太阳能,电网。对于没有部署储能系统的电网，土地面积每增加10倍，满足能源需求的能力就会提高7.2%。

当增加持续放电时间为3小时甚至12小时的储能系统时，这种模式开始出现。

上图的左上角显示了没有配套部署储能系统的标准发电量。它显示出与美国各地区相关的可靠性显线性增加。但是，如果部署持续放电时间3小时甚至12小时的储能系统时，电网的发电量会增加50%，可靠性会显著提高。

事实上，当查看上图右下方的方框时，该方框具有12小时的电池储能系统和1.5倍的标准发电量，风力发电和太阳能发电满足电力需求的能力使研究中分析的所有国家和国都超过了97%；有几个国家可以满足100%的需求。

该研究表明，过剩的发电量和储能系统的储能容量存在一个权衡点，因为过剩的发电量增加10%相当于需要部署持续放电时间为3.9小时的储能系统。

该研究表明，即使配套部署电池储能系统，主要来自风力发电和太阳能发电的电力系统的电力需求缺口仍然会找到需要可调度资源的时期。尽管可以采用化石能源发电设施满足电力需求，但这样做在经济上将变得具有挑战性，因为这些燃料来源（煤炭和天然气）的开采量正在下降。

此外，还需要氢气、车用电池、核能和水力发电等技术来填补薄弱环节，这样可以更充分地利用可再生能源。

如果研究发现，超出当前电力系统标准规模的“过大”风能和太阳能部署实际上是衡量部署规模的最佳方式，那么“过大”这个词就有些用词不当。

当这些能源项目的发电量超过电网的需求时，企业家和项目资产所有者无疑将会寻求更好地利用这些资源的方法。

耗能产业希望采用更多可再生能源，而通过这种方式，可以降低这些可再生能源设施的平均电价，并从必要的季节性电力过剩中创造出更高价值。

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