Paradoks pembatasan di masa depan matahari yang tinggi
Green Tech

Paradoks pembatasan di masa depan matahari yang tinggi


Kredit: CC0

Meningkatnya penetrasi energi terbarukan variabel (VRE) dalam sistem tenaga diharapkan meningkatkan pembatasan — pengurangan energi terbarukan yang dialirkan karena kelebihan pasokan atau kurangnya fleksibilitas sistem. Tetapi sementara pembatasan mungkin merupakan hal normal baru dalam jaringan yang berkembang, dan bahkan dapat dikelola dengan cara yang membuat jaringan lebih fleksibel, penting untuk menemukan tingkat optimal untuk menangkap nilai paling banyak dari sumber daya VRE.

Sementara kurangnya fleksibilitas sistem umumnya diakui untuk meningkatkan pembatasan, bagaimana opsi fleksibilitas individu berdampak pada pembatasan belum dipahami dengan baik, terutama di masa depan VRE tinggi. Analis National Renewable Energy Laboratory (NREL) menyelesaikan eksplorasi ekstensif pertama tentang bagaimana pendekatan fleksibilitas sistem yang berbeda dapat berdampak pada pembatasan dengan tingkat penetrasi VRE yang lebih tinggi (terutama tenaga surya). Pilihan fleksibilitas termasuk penyimpanan baterai, fleksibilitas generator termal, transmisi, dan memungkinkan VRE dan penyimpanan untuk menyediakan cadangan operasi, antara lain.

Hasil — diterbitkan di a Joule Artikel — mengungkapkan dua temuan kunci yang secara kolektif terdiri dari “paradoks pembatasan” yang muncul saat sistem berevolusi ke tingkat penetrasi matahari yang lebih tinggi. Pertama, fleksibilitas generator termal memiliki dampak terbesar pada pembatasan VRE di kisaran menengah penetrasi fotovoltaik surya (PV), tetapi tidak pada kisaran rendah atau tinggi. Kedua, ketika VRE dan penyimpanan diizinkan untuk menyediakan cadangan operasi, biaya operasi seluruh sistem dan tingkat pembatasan menurun, yang, pada gilirannya, mengurangi insentif ekonomi bagi PV untuk menyediakan energi yang dibatasi pada cadangan ini di lingkungan pasar grosir.

Pendekatan Pemodelan

Analisis NREL menggunakan sistem yang secara kasar didasarkan pada sistem pembangkit dan transmisi Los Angeles Department of Water and Power (LADWP), memanfaatkan kumpulan data yang dikembangkan untuk Studi Energi Terbarukan 100% Los Angeles (LA100) yang baru-baru ini dirilis. NREL menggunakan pemodelan perluasan kapasitas untuk menetapkan skenario pembangunan sistem tenaga masa depan berbiaya paling rendah dengan meningkatkan tingkat penetrasi sumber daya VRE. Selanjutnya, analis menggunakan database pemodelan biaya produksi tingkat utilitas untuk mengoptimalkan sumber daya transmisi dan pembangkit berbiaya paling rendah guna menilai operasi terperinci dari setiap skenario pembangunan di masa mendatang.

Ini adalah pertama kalinya rangkaian model lengkap ini digunakan untuk sistem yang realistis dan sangat terselesaikan di masa depan PV tinggi untuk mengidentifikasi faktor operasional mana yang paling berkontribusi terhadap pembatasan dan nilai potensial PV untuk menyediakan cadangan operasi dengan energi yang dibatasi.

Paradoks 1: Fleksibilitas Generator Termal Memiliki Dampak Terbesar pada Curtailment Hanya di Tingkat Penetrasi PV Menengah

Fleksibilitas pembangkit termal — laju ramp, tingkat pembangkitan minimum, dan waktu naik-turun minimum — memungkinkan sistem tenaga merespons sesuai kebutuhan terhadap fluktuasi jaringan dan menjaga keseimbangan permintaan-penawaran.

Dalam studi tersebut, NREL membuat pengamatan yang berlawanan dengan intuisi bahwa fleksibilitas pembangkit listrik tenaga panas memiliki dampak yang jauh lebih besar pada pembatasan VRE di “zona transisi” pada tingkat PV menengah (kira-kira 25% -40% dalam sistem penelitian) daripada di tingkat yang lebih rendah atau lebih tinggi . Dari berbagai aspek fleksibilitas generator termal, tingkat pembangkitan minimum memiliki dampak terbesar pada pembatasan di zona ini.

Namun, ketika penetrasi PV rendah (sekitar 20%), VRE tidak cukup untuk mengubah fleksibilitas termal untuk memberikan dampak yang berarti pada sistem. Ketika penetrasi PV lebih tinggi (sekitar 45%), tidak ada insentif yang cukup untuk menggunakan kapasitas termal yang tersisa untuk menyesuaikan operasi dan menghasilkan dampak pembatasan yang signifikan.

“Kami juga menyebut zona transisi sebagai” zona Goldilocks ‘yang merupakan kombinasi tepat dari PV dan generator termal untuk menghasilkan dampak fleksibilitas termal terhadap pembatasan, “kata Bethany Frew, analis energi senior NREL dan peneliti utama studi tersebut.

Aspek paradoks pembatasan ini mengungkapkan pentingnya evolusi dan interaksi tenaga surya dengan seluruh sistem, terutama dalam hal fleksibilitas pembangkit listrik tenaga panas dalam sistem tenaga yang bertransisi dari armada yang dominan termal ke armada yang dominan VRE. Ini juga menunjukkan bahwa pendekatan bertahap mungkin diperlukan untuk mendukung transformasi sistem tenaga yang sedang berlangsung.

Paradoks 2: Menggunakan VRE dan Penyimpanan untuk Cadangan Operasi Berarti Biaya Pengoperasian dan Pengurangan yang Lebih Rendah, Tetapi Pengurangan Pendapatan

Energi terbarukan yang dikurung dan disimpan semakin dilihat sebagai sumber potensial untuk cadangan operasi, atau kapasitas yang tersedia bagi operator sistem dalam interval waktu yang singkat untuk memenuhi permintaan selama kejadian seperti kesalahan perkiraan beban atau pemadaman terjadwal.

Seperti yang dimodelkan dalam studi, simulasi skenario penetrasi PV tinggi di mana VRE dan sumber daya penyimpanan tidak diizinkan untuk menyediakan cadangan operasi menghasilkan peningkatan yang signifikan dalam kurtailmen dan biaya operasi — menunjuk pada nilai keseluruhan yang memungkinkan sumber daya ini menyediakan cadangan operasi.

Namun, nilai ini tidak selalu berarti peningkatan potensi pendapatan di lingkungan pasar grosir — yang mewakili aspek kedua dari paradoks pembatasan.

“Mengizinkan VRE dan penyimpanan untuk menyediakan cadangan operasi menghasilkan harga yang rendah, yang mengurangi insentif bagi PV untuk menyediakan cadangan operasi dengan energi yang dibatasi,” kata Frew. “Aspek paradoks pengurangan matahari ini mengungkapkan pentingnya penyelarasan yang tepat dari nilai dan kompensasi sistem grid.”

Penyimpanan yang dibangun untuk layanan pemindahan kapasitas dan energi sering kali memiliki kapasitas cadangan untuk cadangan, terutama selama masa overgenerasi. Karena penyimpanan memiliki biaya yang mendekati nol, ini menghasilkan harga cadangan operasi keseluruhan yang lebih rendah, terutama selama pembatasan PV. Mengizinkan penyimpanan untuk menyediakan cadangan operasi juga mengurangi jumlah dan jam pembatasan, yang membatasi waktu ketika PV dapat menggunakan energi yang dibatasi untuk menyediakan cadangan operasi.

Tambahkan VRE di atas penyimpanan, dan harga akan semakin turun. Secara keseluruhan, hanya ada sedikit insentif bagi PV untuk menyediakan cadangan operasi dengan energi yang dibatasi. Ia tidak dapat mengimbangi penurunan pendapatan dari tingkat pembatasan yang lebih besar dan penurunan harga energi dengan tingkat VRE yang tinggi.

“Kami menemukan PV memberikan nilai sistem tanpa peluang yang cukup untuk kompensasi moneter,” kata Frew. “Perancang pasar mungkin perlu merevisi aturan kelayakan cadangan operasi dan struktur kompensasi saat penetrasi PV meningkat.”

Pekerjaan masa depan

Secara keseluruhan, studi ini menyoroti sifat fleksibilitas yang sangat berbeda dan perannya dalam paradoks pengurangan matahari, dan menunjukkan bahwa penyimpanan dan generator termal adalah pendorong signifikan dari kebutuhan fleksibilitas sistem (dan tingkat pembatasan) dengan tingkat penetrasi matahari yang tinggi.

Pekerjaan di masa mendatang dapat mengeksplorasi faktor sensitivitas lainnya dengan tingkat penetrasi penyimpanan tambahan dan berbagai konfigurasi sistem. Selain itu, analisis biaya-manfaat penuh dari peningkatan fleksibilitas generator termal dapat menilai daya saing biaya secara keseluruhan dengan penyimpanan dan opsi fleksibilitas lainnya saat sistem tenaga berkembang ke penetrasi VRE yang lebih besar.


NREL menemukan nilai ekstra hingga enam sen per kilowatt-jam dengan tenaga surya terkonsentrasi


Informasi lebih lanjut:
Bethany Frew dkk. Paradoks pembatasan dalam transisi ke sistem tenaga surya tinggi, Joule (2021). DOI: 10.1016 / j.joule.2021.03.021

Informasi jurnal:
Joule

Disediakan oleh Laboratorium Energi Terbarukan Nasional

Kutipan: Paradoks pembatasan di masa depan matahari yang tinggi (2021, 29 April) diambil pada 29 April 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-04-curtailment-paradox-high-solar-future.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel