Исследование показало, что выбросы углерода, вызванные более частой ездой на велосипеде, незначительны («Сетевые операторы всегда включали и выключали электростанции, чтобы приспособиться к колебаниям спроса на электроэнергию, а также к резким отключениям на обычных электростанциях, и сетевые операторы используют тот же инструмент, чтобы приспособиться к высоким уровням ветровой и солнечной генерации», — сказала Дебра Лью, менеджер проекта NREL для изучение. «Увеличение использования велосипеда для обеспечения высоких уровней ветровой и солнечной генерации увеличивает эксплуатационные расходы на 2–5% для средней электростанции, работающей на ископаемом топливе. Однако наше моделирование показывает, что с точки зрения системы предотвращенные расходы на топливо намного выше, чем увеличение использования велосипеда. затраты на растения, работающие на ископаемом топливе ".Фаза 2 Западного исследования интеграции ветровой и солнечной энергии (WWSIS-2) является продолжением WWSIS, выпущенного в мае 2010 года, в котором изучались жизнеспособность, преимущества и проблемы интеграции высоких уровней ветровой и солнечной энергии в западную электрическую сеть. . WWSIS обнаружил, что технически осуществимо, если можно будет внести определенные эксплуатационные изменения, но первое исследование подняло вопросы о влиянии езды на велосипеде на затраты на износ и выбросы.Чтобы рассчитать затраты на износ и воздействие выбросов для нового исследования, NREL разработал пять гипотетических сценариев для изучения выработки до 33% энергии ветра и солнца в американской части энергосистемы Western Interconnection к 2020 году.
Это эквивалентно до четверти электроэнергии в Западной межсетевой линии (включая Канаду и Мексику) ежегодно приходится на энергию ветра и солнца. В исследовании моделируются воздействия езды на велосипеде, представляющие диапазон уровней энергии ветра и солнца от нуля до 33%, и не является подтверждением какого-либо конкретного уровня.В исследовании предполагается, что будущая средняя цена на природный газ составит 4,60 долл. США / млн БТЕ, активное сотрудничество между балансирующими органами и оптимальное использование пропускной способности (т.е. без резервирования передачи для контрактных обязательств).
NREL смоделировал работу всей Western Interconnection за этот год с пятиминутными интервалами, чтобы понять потенциальные воздействия в течение каждого часа. Исходя из этих предположений, исследование показывает, что сценарии сильного ветра и солнца сокращают выбросы CO2 на 29% -34% по всей Западной межсетевой линии, при этом езда на велосипеде оказывает незначительное влияние.
Цикл снижает выгоду от SO2 на 2% -5%, так что выбросы SO2 снижаются на 14% -24% в сценариях с высоким уровнем выбросов. Эти воздействия смоделированы на общем уровне западных межсетевых соединений, и изменения на региональной основе могут варьироваться.
Кроме того, в исследовании не рассматривается влияние велосипедного движения на ртуть и оборудование для контроля токсичных веществ в воздухе, которое в настоящее время модифицируется на угольных блоках в соответствии с последними правилами EPA. Цикл на самом деле увеличивает выгоду от NOx на 1–2%, так что выбросы NOx сокращаются на 16–22% в сценариях с высоким уровнем выбросов.
Это связано с тем, что средняя угольная электростанция на Западе имеет более низкий уровень выбросов NOx при частичной выработке, чем при полной мощности.«Добавление ветра и солнечной энергии в сеть значительно сокращает количество ископаемого топлива и связанных с ним выбросов, которые были бы сожжены для выработки электроэнергии», — сказал Лью. "Наши сценарии сильного ветра и солнца, в которых одна четверть энергии всей западной сети будет поступать из этих источников, уменьшили углеродный след западной сети примерно на одну треть. Езда на велосипеде вызывает некоторую неэффективность, но выбросы углерода сокращение затронуто менее чем на 1% ».
WWSIS-2 не учитывает другие факторы, такие как капитальные затраты на строительство ветряных, солнечных электростанций, электростанций, работающих на ископаемом топливе, или передачу электроэнергии. Эти затраты значительны, но выходят за рамки данного исследования, в котором основное внимание уделяется операциям.
«С точки зрения системы, высокая доля ветра и солнца приводит к снижению выбросов и затрат на топливо для операторов коммунальных услуг», — сказал Лью. «Потенциальное влияние езды на велосипеде компенсирует небольшой процент этих сокращений».Согласно исследованию, в среднем 4 МВтч возобновляемых источников энергии заменяют 1 МВтч угольной генерации и 3 МВтч природного газа. Наибольшее потенциальное влияние езды на велосипеде — это значительное увеличение количества угольных агрегатов.
Другие результаты включают:В этом исследовании из-за заката и восхода солнца солнечная энергия создает самые большие потребности в линейном изменении энергосистемы.
Однако, поскольку мы знаем путь солнца по небу каждый день в году, системные операторы могут прогнозировать эти большие потребности в линейном изменении и соответствующим образом планировать. Изменчивость солнечной активности из-за быстро движущихся облаков гораздо менее предсказуема, но она создает относительно меньшие потребности в линейном изменении.Ошибки в прогнозах ветра на сутки вперед могут затруднить операторам решение, какие электростанции должны быть подключены к сети на следующий день.
Однако, поскольку точность прогнозов увеличивается на четыре часа вперед по сравнению с 24 часами вперед, решение на четыре часа вперед относительно того, запускать ли те электростанции, которые могут быть увеличены относительно быстро, может помочь уменьшить эти ошибки прогноза.Несмотря на различия между ветровой и солнечной энергией с точки зрения работы энергосистемы, исследование показывает, что их влияние на общие эксплуатационные расходы очень похоже.