Von Joseph Daniel, Senior Energy Analyst

Ich war schon immer ein Mathematiker. Ich finde Trost und Trost in seiner Konsistenz. Nicht wie Grammatik mit all ihren Ausnahmen von den Regeln. (Was meinst du mit „y“ ist MANCHMAL ein Vokal?!)

Stellen Sie sich vor, wie überrascht ich eines Tages war, als ich herausfand, dass 1 plus 1 nicht immer gleich 2 ist.

Nun, das ist die magische Mathematik von Solar plus Speicher.

Ein bisschen Hintergrund

Bevor wir zur magischen Mathematik kommen, gibt es ein sehr wichtiges Konzept, das Sie zuerst verstehen müssen: Effektive Lasttragfähigkeit oder ELCC. Mein Kollege Mark Specht hat zu diesem Thema einen fantastischen Blog geschrieben, den Sie lesen können hier.

ELCC ist eine Kennzahl, die von Netzplanern verwendet wird, um die Fähigkeit einer Ressource zu bewerten, den Bedarf zu decken, wenn Ausfälle am wahrscheinlichsten sind. Am häufigsten sind diese Momente zur Zeit der Nettonachfrage. Die Deckung des Netto-Spitzenbedarfs ist ein wichtiger Bestandteil des Lichts. Wenn Netzplaner also eine langfristige Ressourcenplanung durchführen, verwenden sie Metriken wie ELCC, um sicherzustellen, dass sie über genügend Ressourcen verfügen, um die Netto-Spitzennachfrage 10, 20 oder sogar XNUMX zu decken Jahre in die Zukunft.

Bei Solarenergie könnte der ELCC bei etwa 50 Prozent beginnen – das heißt, 1 Megawatt (MW) installierter Solarenergie wird während der Nettonachfrage ein halbes MW an Leistung beitragen.

Die Sache ist die: Je mehr Solarenergie Sie ins Netz einspeisen, desto weniger trägt das nächste MW Solar zur Netto-Spitzennachfrage bei. Dieser sinkende Grenzwerteffekt ist den Netzplanern bekannt und bekannt. Daher berücksichtigen sie dies bei ihrer Planung.

Wind, Sonne, Speicher – jeder Ressource wird ein ELCC-Wert zugewiesen, den die Computermodelle verwenden, um sicherzustellen, dass das Netz den zukünftigen Bedarf decken kann.

Das Ganze ist größer als die Summe seiner Teile

Der alte Satz „Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile“ ist die perfekte Beschreibung für die Zaubermathematik für Speicher plus Solar.

Die effektive Belastbarkeit von Solar mit Speicher ist tatsächlich höher als der ELCC von Solar plus ELCC von Speicher.

Das folgende Beispiel stammt aus einem New Mexico-Verfahren, bei dem der lokale Monopolist Public Service Company of New Mexico (PNM) bereits daran arbeitet, ein Kohlekraftwerk durch Solar- und Batteriespeicher zu ersetzen. Nun bittet das Unternehmen um die Genehmigung, dasselbe für seinen Anteil an einem Atomkraftwerk zu tun.

Während des PNM-Verfahrens sagte ein Sachverständiger aus, dass, wenn ein Versorgungsgebiet mit etwa 8 Gigawatt (GW) Spitzenlast 5 GW an Solarenergie hinzufügt, seine Netto-Spitzenlast nur um 0.6 GW reduziert würde.

Inzwischen tragen 2.5 GW Speicher allein nur 1.6 GW zur Reduzierung der Spitzenlast bei.

Aber wenn Sie Solar und Speicher koppeln, beträgt die kombinierte Effektivität bei der Lastreduzierung 2.8 GW.

0.6 GW plus 1.6 GW ergeben also 2.8 GW! Das ist zusätzliche 0.6 GW!

Abbildung NS-3 aus der Zeugenaussage von Nicolai Schlag vor der New Mexico Regulation Commission, Case No. 21-04-02-UT, p. 11

Ist doch nicht so magisch

Es stellt sich heraus, dass die magische Mathematik von Solar plus Speicher ein bisschen wie die Magie ist, ein Kaninchen aus einem Hut zu ziehen. Es gibt keine Magie. Es ist nur, und … Spoiler-Alarm …

Der Hase ist die ganze Zeit im Hut.

Es ist nicht wirklich magisch.

Und auch die zusätzlichen Vorteile von Solar plus Speicher sind keine Zauberei, sondern der Wert der Ressourcenvielfalt.

Bei Ressourcen wie Sonne und Wind hängt der ELCC von anderen Variablen ab, beispielsweise von der Tageszeit, zu der die Nettonachfrage auftritt. Es hängt aber auch von der Mischung anderer Ressourcen im Netz ab. Wenn Sie immer mehr Solarenergie in das Netz einspeisen, verschiebt sich die Netto-Spitzennachfrage, wird aber auch kürzer, was bedeutet, dass es für den Speicher einfacher ist, seine Arbeit zu tun und den Netto-Spitzenbedarf zu decken.

Solar plus Speicher sind komplementäre Ressourcen.

Solar plus Wind sind auch komplementäre Ressourcen. Ebenso Wind plus Speicher. Und es endet nicht mit Paaren. Portland General arbeitet zum Beispiel an einem Wind plus Solar plus Speicherprojekt.

Wenn man diese Vorteile ignoriert, scheint ein Portfolio erneuerbarer Energien weniger Wert zu haben, als sie es tatsächlich sind, und Versorger könnten sich dafür entscheiden, mehr erneuerbare Energien zu bauen, wenn sie die Vorteile der Vielfalt berücksichtigen.

Bedarf an besserer Modellierung

Die Fähigkeit von Nutzungsressourcenmodellen, diese Dynamiken im System zu berücksichtigen, ist nicht der limitierende Faktor.

Was ist der limitierende Faktor?

Die Bereitschaft eines Modellbetreibers, die Änderungen vorzunehmen. Versorgungsunternehmen sind diejenigen, die diese Modelle in integrierten Ressourcenplänen im ganzen Land einsetzen, und manchmal machen sie kühne Behauptungen wie „das kann das modell nicht"

Wenn Ihr Modell die Variablen, die für die Planung des Netzes der Zukunft unerlässlich sind, nicht berücksichtigen kann, sollten Sie sich zunächst ein neues Modell besorgen.

Und zweitens, und das ist häufiger der Fall, kann das Modell diese Änderungen berücksichtigen, wenn es die richtigen Eingaben hat. Manchmal erfordert dies zusätzliche Arbeit, zu der die Dienstprogramme nicht bereit sind.

Einige sind es jedoch. Nehmen Sie Xcel-Energie. Xcel hat einen Berater, E3, beauftragt, eine separate Analyse durchzuführen, um die Dynamik des ELCC von Wind, Sonne und Speicherung in einem Netz mit zunehmendem Wind-, Sonnen- und Speicherniveau zu berücksichtigen. Und obwohl diese „exogene“ Analyse nicht perfekt war, ermöglichte sie dem Versorgungsunternehmen, Eingaben in das Modell bereitzustellen, damit seine Modellierung diese Netzdynamik berücksichtigen konnte.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, Solar plus Speicher als eine einzige „Hybrid-Ressource“ zu modellieren. Das haben UCS und viele andere Gruppen in mehreren Verfahren empfohlen. Dieser Ansatz hat Vor- und Nachteile, aber ein Vorteil ist sicherlich, dass es sich um eine einfache und unkomplizierte Option handelt.

Und für alle Versorgungsplaner, die meinen Blog lesen, bin ich offen für andere Ideen. Du hast andere Ideen, ich bin offen für Alternativen. Sagen Sie mir nur nicht, dass Ihr Modell das nicht kann, weil Sie zu faul sind, es selbst zu tun.

Anmerkung der Redaktion: Eine frühere Version dieses Beitrags deutete fälschlicherweise an, dass der PNM-Spitzenbedarf 8 GW beträgt.

Zitat von veröffentlichten Union of Concerned Scientists, Die Gleichung.

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Quelle: https://cleantechnica.com/2021/12/02/the-magic-math-of-solar-plus-storage/