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美國的一個(gè)研究小組最近發(fā)表了一篇論文，試圖了解風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的未來發(fā)展。

該研究分析了42個(gè)國家39年來的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的每小時(shí)發(fā)電數(shù)據(jù)。根據(jù)對沒有配套部署儲能系統(tǒng)的可再生能源發(fā)電設(shè)施的評估，最可靠的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電設(shè)施，并且在72%到91%的發(fā)電期間可以滿足電力需求，而如果配套部署持續(xù)放電時(shí)間為12小時(shí)的電池儲能系統(tǒng)可以在83%到94%的發(fā)電時(shí)間內(nèi)滿足電力需求。


然而研究發(fā)現(xiàn)，即使在滿足90%以上電力需求的系統(tǒng)中，每年也可能有數(shù)百個(gè)小時(shí)不能滿足電力需求。

該研究量化了額外電力的存儲和需求管理的裝機(jī)容量、儲能容量和利用率，以及區(qū)域聚合的好處。這些模型評估了儲能系統(tǒng)不同部署的三種場景（無、3小時(shí)和12小時(shí)）。


值得注意的是，研究人員得出的結(jié)論是，部署可以滿足1.5倍電力需求的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電設(shè)施以及配套部署持續(xù)放電時(shí)間為3小時(shí)的儲能系統(tǒng)，能夠滿足一年中的200小時(shí)以外的所有需求。

Calderia公司之前的研究表明，美國能夠構(gòu)建一個(gè)可靠的電網(wǎng)，該電網(wǎng)80%的電力來自風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電，并部署持續(xù)放電時(shí)間約為12小時(shí)的電池儲能系統(tǒng)，這種模型不需要建設(shè)額外的電網(wǎng)輸電基礎(chǔ)設(shè)施。

研究發(fā)現(xiàn)，土地面積較大的國家和地區(qū)可以構(gòu)建可靠性更高的風(fēng)力+太陽能,電網(wǎng)。對于沒有部署儲能系統(tǒng)的電網(wǎng)，土地面積每增加10倍，滿足能源需求的能力就會提高7.2%。

當(dāng)增加持續(xù)放電時(shí)間為3小時(shí)甚至12小時(shí)的儲能系統(tǒng)時(shí)，這種模式開始出現(xiàn)。


上圖的左上角顯示了沒有配套部署儲能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電量。它顯示出與美國各地區(qū)相關(guān)的可靠性顯線性增加。但是，如果部署持續(xù)放電時(shí)間3小時(shí)甚至12小時(shí)的儲能系統(tǒng)時(shí)，電網(wǎng)的發(fā)電量會增加50%，可靠性會顯著提高。

事實(shí)上，當(dāng)查看上圖右下方的方框時(shí)，該方框具有12小時(shí)的電池儲能系統(tǒng)和1.5倍的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電量，風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電滿足電力需求的能力使研究中分析的所有國家和國都超過了97%；有幾個(gè)國家可以滿足100%的需求。

該研究表明，過剩的發(fā)電量和儲能系統(tǒng)的儲能容量存在一個(gè)權(quán)衡點(diǎn)，因?yàn)檫^剩的發(fā)電量增加10%相當(dāng)于需要部署持續(xù)放電時(shí)間為3.9小時(shí)的儲能系統(tǒng)。

該研究表明，即使配套部署電池儲能系統(tǒng)，主要來自風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的電力系統(tǒng)的電力需求缺口仍然會找到需要可調(diào)度資源的時(shí)期。盡管可以采用化石能源發(fā)電設(shè)施滿足電力需求，但這樣做在經(jīng)濟(jì)上將變得具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)檫@些燃料來源（煤炭和天然氣）的開采量正在下降。

此外，還需要?dú)錃?、車用電池、核能和水力發(fā)電等技術(shù)來填補(bǔ)薄弱環(huán)節(jié)，這樣可以更充分地利用可再生能源。

如果研究發(fā)現(xiàn)，超出當(dāng)前電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)模的“過大”風(fēng)能和太陽能部署實(shí)際上是衡量部署規(guī)模的最佳方式，那么“過大”這個(gè)詞就有些用詞不當(dāng)。

當(dāng)這些能源項(xiàng)目的發(fā)電量超過電網(wǎng)的需求時(shí)，企業(yè)家和項(xiàng)目資產(chǎn)所有者無疑將會尋求更好地利用這些資源的方法。

耗能產(chǎn)業(yè)希望采用更多可再生能源，而通過這種方式，可以降低這些可再生能源設(shè)施的平均電價(jià)，并從必要的季節(jié)性電力過剩中創(chuàng)造出更高價(jià)值。 

原標(biāo)題：可再生能源發(fā)電設(shè)施如何配置儲能系統(tǒng)可滿足大多數(shù)電力需求