特拉華大學的一項新研究表明，到2030年，擴大規模的綠色能源可以在99.9%的時間內滿足大型電網的需求。
一項研究表明，在假設的四年期間內，海上和陸上風力發電與太陽能發電相結合，可以在絕大部分時間（除了少數幾天）提供可靠的電力供應。
此外，研究人員發現，將可再生能源發電能力擴大到看似過度的水平——在某些情況下是所需負荷的三倍以上——比擴大儲能能力更具成本效益，因為儲能技術的系統成本很高。
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該研究的合著者、特拉華大學海洋科學與政策學院教授威利特·肯普頓說：“這有點過度建設了。” 他說，大部分過剩的產能一年中只有少數幾天會被使用到。
他補充說，與此同時，熱力發電廠今天也面臨著類似的效率問題。
他說：“如果你仔細想想，發電廠燃燒的燃料能量是其能量輸出所需的三倍。”“你燃燒三單位的煤才能獲得一單位的電力。”
根據這項研究，即使所有多餘的能量都被簡單地傾倒，過度發電也具有成本效益。 如果將這些多餘的能量加以利用——例如，用於抵消供暖燃料的成本——成本甚至可以進一步降低。
供應多樣性
可靠性一直是可再生能源的致命弱點，它依賴於風和太陽等間歇性天氣條件來發電。然而，透過在足夠大的區域內擴充套件足夠多的風力渦輪機和太陽能電池板，可以透過將電力從活躍區域轉移到被動區域來實現近似的可靠性。
這項研究並未假設引入新的、更高效的技術，儘管它確實是基於 2030 年的技術成本和能源價格進行計算的。其模型納入了來自 PJM 互聯（一個覆蓋美國總電力系統約五分之一的區域輸電組織）的四年能源使用和天氣資料。
這些模擬是在國家科學基金會的專案 XSEDE 超級計算機網路上執行的。研究人員進行了 280 億次單獨的模擬，篩選出實現 72 吉瓦電力不同可靠性水平的最低成本。
模擬發現，陸上風力發電始終是最便宜的可再生能源選擇，其次是海上風力發電，只有當研究人員要求近乎完美的可靠性時，太陽能發電和有限的氫能儲存才會投入使用。
肯普頓說：“當我們模擬覆蓋 30% 的研究小時數時，成本最低的方案不包括任何海上風力發電或太陽能發電。當我們模擬 90% 的可靠性時，該方案包括海上和陸上風力發電。”
他說，直到研究人員要求能源供應在 99.9% 的時間內滿足需求的方案時，才將太陽能納入考慮範圍。
特拉華理工社群學院的講師、該研究的合著者科裡·布迪夏克說：“太陽能比風力發電更貴，但它也與負荷最匹配。” “晚上風比較大，但白天太陽比較充足，這時你會看到大部分峰值需求。因此，當可靠性為 90% 時，你可以只用風能，但要達到最後 9.9% 的可靠性，你真的需要太陽能。”
電動汽車電池作為備用
布迪夏克說，透過將可再生能源發電能力提高到 290% 左右，可以在成本較低的情況下提供能源，而所需的電池儲存量很少。
他說：“你仍然需要電池儲存，但只需要幾天而不是幾周的儲存量。”
研究人員根據不同水平的電池和電動汽車儲存進行了模擬。肯普頓說，電動汽車可以在白天被利用來幫助滿足峰值需求，它們提供了最便宜的儲存選擇，因為它們的大部分成本將由車主承擔。
肯普頓說：“但是，對於汽車，你會遇到資源限制。” “並非 PJM 的每個人都會擁有五輛電動汽車。”
他補充說：“對於風能和太陽能，我們看不到同樣的限制。”
雖然大多數分析師認為，世界可以而且為了避免氣候變化的最壞影響，必須轉移到以可再生能源為主的能源經濟，但化石燃料作為備用電源的作用仍然存在爭議。
本週《洛杉磯時報》的一篇文章引用了幾位訊息人士的說法，稱擴大可再生能源規模需要相應增加傳統的化石燃料發電廠，以確保基本負荷的電力供應。
根據特拉華大學的研究，足夠大的可再生能源發電機系統可以切實可行地彌補自身的可靠性缺口。“在我們 99.9% 的情景中，我們發現在四年內，只需要五次重新啟動化石燃料發電廠才能確保電力供應，”肯普頓說。
他說，與其建造新的發電廠，不如保留一些被新的可再生能源供應所抵消的燃煤或燃氣發電廠，以提供備用電源。
經環境與能源出版有限責任公司許可，轉載自《氣候電訊》。 www.eenews.net, 202-628-6500