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能量书呆子的沉思

我们可以根据100%可再生能源建立电网吗?

我去耶罗岛找答案

El Hierro岛上这五个风力涡轮机的峰值容量超过了岛的峰值电量。当涡轮机产生比所需的更多功率时,额外的电力用于将水泵送到高空水库。[照片信用:Martin Holladay]

随着科学家和普通民众看到越来越多的气候变化迹象,各大洲有远见的领导人正在采取措施,减少我们的电网对化石燃料的依赖。对于气候活动人士来说,目标是建立一个100%从风力涡轮机和光伏阵列等可再生能源获得电力的电网。大多数分析人士认为,向100%可再生电网转型是可行的,但代价高昂。另一方面,悲观主义者怀疑100%可再生电网是否可能。

这里有一个好消息:风力发电机和光伏组件的成本已经降到比大多数专家预测更快。在世界的许多地方,现在更便宜建立一个新的风能或太阳能设备比相同容量的新燃煤电厂。全球风能和太阳能发电能力不断提高以极快的速度,用简单的经济学在大多数情况下驱动。

作为大多数GBA读者知道的,坏消息是可再生能源是间歇性的。如果我们想要100%可再生的网格,我们需要包括一些能量存储方法。已经存在了几种能量存储技术;他们部署的主要障碍不是技术 - 它是系统的高成本。以当期的可再生能源部署率,美国在美国100%可再生能源电网仍然很长。对于任何意识到我们面对避免气候灾难的迫在眉睫的截止日期,我们的能量存储解决方案的缓慢采用是坏消息。

一些岛网在前面出来了

许多前瞻性可再生能源工程师现在正在岛屿上工作。当然,一些岛屿根本没有电。其他人有连接到内地网格的海底电缆。有趣的是那些拥有独立电网,依赖于当地发电 - ......

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14日的评论

  1. 丹·科尔伯特||#1

    迷人的东西,马丁。我希望你为这可怕的环境拿到了危险赔偿金!

  2. 维维安吉拉德||#2

    我认为小岛屿是最好的案例研究,因为他们从其他地方进口了一切(有很多体现的能量)。一个大的多元化国家是一个更好的例子。

    可再生能源的领导者德国目前35%的电力来自可再生能源,但该国的碳排放几乎没有下降,因为这些产生的“绿色”电力大多不合时宜且无法使用。这有点复杂,但其要点是大部分电力被浪费或倾倒到邻国,破坏了他们的电网。所有相关的信息只需要谷歌搜索就能找到,下面的文章链接对问题进行了部分总结。

    我认为间歇性可再生能源对环境的主要好处是,它们使电力变得更昂贵,但这不是一个有效的政策。德国住宅电价约为0.35美元/千瓦时,而美国为0.13美元/千瓦时。德国家庭每年仅使用约3000千瓦时,而美国家庭每年使用1.2万千瓦时,这并非巧合。挪威的电价与美国相当,每户每年使用1.5万千瓦时。更高的价格导致更明智的消费,是使德国比美国更“环保”的主要因素。

    我们正在花费数百亿美元来补贴太阳能和风能,但是当我今天早上(波士顿)走在街上时,我经过我邻居的加油站,那里的人们正在以每加仑2.47美元(每加仑20磅二氧化碳排放)的价格给他们的“油豪车”加油。这是完整的想法。看起来相当不可理喻

    我希望我们能从德国不那么令人信服的实验中学到一些东西。碳排放应该全面征税(和分红),人们应该自由决定他们想要如何解决这个问题,以任何对他们最有意义的方式。这不是一个新的或原创的想法;数千名经济学家、27名诺贝尔奖得主和所有前美联储主席都签署了支持碳红利政策的协议。https://www.clcouncel.org/economists-statement/

    https://www.forbes.com/sites/michaelshellenberger/2019/05/06/the-power-modern-civilization-is-because-they-were-never-meant-to/#15d2f3b9ea2b.

    1. GBA编辑器
      马丁·霍洛拉||#4

      维维安,
      我报道了El Hierro的动力访问。我从来没有声称是“最好的案例研究”。您可以自由地绘制您的报告中选择的任何课程。

      我也没有主张,每个人都移动到耶罗 - 坦率地说,这是无关紧要的,“他们进口只是从其他地方的一切(有很多具体化的能量)。”这是否会报告他们如何解决他们的能量挑战无关紧要?我没有关于在El Hierro上购买的物品的体现能源的要求。

      你提到“我们正在花费数百亿美元补贴太阳能和风能”,却没有提到美国对化石燃料行业的补贴远远高于太阳能和风能。

      你是相当正确的,“碳排放要征税...一刀切。”你会得到我的这一点没有参数。我在赞成碳税一直倡导多年。

    2. 哑光P.||# 7

      到目前为止,可再生能源领袖德国2019年43%的总发电量来自可再生能源。35%的数字已经过时了2到3年。

      https://www.cleanenergywire.org/news/german-renewables-record-pourshadowed-slump-onshore-wind-power-

      二零一八年和2019年德国,二氧化碳排放量大幅下降。

  3. 专家成员
    Dana多赛特||# 3

    >“坏消息,因为大多数读者GBA知道,是可再生能源是间歇性的”

    不,这是一种常见的虚假信息描述,被现有的集中式发电厂商使用。

    风和太阳能不是“间歇性” - 更好的描述符是“变量输出”,但可预测足以投标进入日前市场,并且在5分钟的时间范围内非常可预测。

    风能和太阳能也快速rampable,远远快于快速斜坡peakers,并且可被控制以非常低的成本提供精确的电压及频率稳定的服务,一些范围它们的输出的范围内。大中西部及洛矶山公用事业Xcel公司已经利用风能资产优势多年来能够关闭旋转备用和快速升温peakers wheneever没有在系统上充分的风,通过改变风电场的输出提供这些服务。而在潜在产出削减百分之几的结果用他们的方式时,未成年人削减远比保持peakers运行更便宜。

    美国的电力皮诺与德国的比较是,贴切,并与岛上电网的比较是荒谬的。美国有正在被充分利用的更好的传输线路容量,但也得到改善。地理范围越广,就越容易平衡可变输出资产。

    挪威是一个特殊的案例,具有巨大的水力能力,并且当丹麦或瑞典风在过度生产时,能够有效地“自由”风,并在产出产后出口水电。(也可以改善这些传输资产。)

    >“德国现在得到来自可再生能源的电力的35%,但该国的碳排放量几乎没有了下来,因为太多,产生的‘绿色’电力是生不逢时,无法使用。”

    德国可再生能源过度限制的论点只是不是那么。即使在国家地区缩减由于电网约束,也会经常发生,它仍然处于总数的低单位百分比。这并不是非常“......那些产生的”绿色“电力......”,以及处理它的传输线项目已经计划或正在进行中。美国的唯一一部分是德国被约束的任何地方都是德克萨斯州的埃尔街网格,但即使在那里,他们也在德国传输线规划和建设领先。

    1. GBA编辑器
      马丁·霍洛拉||# 5

      达娜,
      您似乎试图与我开始争吵,我们是否应该呼叫太阳能和风“间歇性”能源或“变量输出”能源。我没有问题“变量输出”术语 - 坦率地说,如果我正在写一个词库,我会将“变量输出”列为“间歇性”的近同义词(特别是当变量输出能源变化时零输出 - 太阳能阵列和风力涡轮机)。这是一个没有任何潜在的分歧的战斗。

      让我们称这些能源为“可变输出”,如果这是你喜欢的术语的话。风能是一种输出量可变的能源,这是一项技术挑战,但正如你我所同意的,这并非不可克服的挑战,甚至不是特别困难的挑战。它将通过工程解决。

      1. 专家成员
        Dana多赛特||#6

        我并不是真的想挑起一场争论,但“间歇性”的描述被现有行业有意政治化了,我更喜欢使用更细致、更谨慎的语言,而不是化石燃料行业的谈话要点,有意选择的术语是为了唤起一种感觉,即可再生能源在某种程度上不安全或不能依赖。

        “间歇性”的术语,“不可靠”,但“不可靠”不正确描述风和太阳能,但这就是他们经常被那些具有亲支(有时是核)发电议程的人所描述的。缺乏广泛的传输线路故障,在几毫秒中,如果龙卷风通过大型煤炭或核电站的互连,它就不能丢失一毫升的风或太阳能。当Rick Perry的Doe试图用“Baseload”并在手上拥有90天的燃料时,Ferc正确地射击它,但这是化石燃料利益的相同内部能源游戏的一部分。

        术语“间歇”和“可变输出”并不是同义词——甚至不接近。大多数燃气发电厂的产量变化很大,甚至煤和核电的产量也有一定的变化。我们也可以称它们为“间歇性的”吗?

        真正的区别是完全可调度与有时并不完全可用。典型的联合循环动力装置以每年容量因子媲美中西部风力运行,并且小于什么预期海上风,但是CC气体可以被转动曲柄向上和向下跟随平均电网负载,而可再生能源可以只被转动曲柄向下(缩减),并且仅当。从视图中的可变输出资源的可预测和可变负载的电网管理点远远比单纯dispatchability更重要。

        所以,太阳能+电池使太阳能更加调发的是比美国大多数大多数人在大多数美国的简单循环气峰,比保持现有的煤炭厂在美国的某些地方运行,即使没有补贴。

        调度负载成为一种重要的网格化管理工具工具,它在规模能够而且将会轻松过渡到可变输出分派更少的资源太多(因为FERC订单745是由至高无上几年前祝福)。随着越来越多的电动车销售,智能车载充电器都泡了一个巨大的中午太阳过剩或隔夜风过剩量为电网平衡的目的的可能性。这是已经在挪威和丹麦进行,但它仍然在它的初期。在丹麦电动汽车车主支付给留插上,并在某些情况下,支付额外的,如果2路功率流是允许的,使用中的EV电池提供频率及电压支持适量的电网。电源借鉴相比,加速到高速公路匝道的电动车电池是相当温和的,并且不会对电池寿命影响很大,但EV业主进行补偿,足以覆盖可以从理论上使用任何发生电池的劣化。

    2. 安迪Kosick||#9

      我最近指出,在其他地方,我们已经有一个抽水蓄能水电站70年代以来在这里经营密歇根州起来,而当时对网格中的任何显著可再生能源。风能和太阳能变得糟糕的可变性质似乎用口型没有意识到的需求一直是可变的。这是说,存储一直是有道理的,它只是看着昂贵的,因为我们已经能够通过补贴和外在的一些最显著成本的滥用廉价的化石燃料。

      1. 专家成员
        Dana多赛特||#10

        >“我最近指出了其他地方,我们在70年代以来,我们在密歇根州的泵送了水力发电厂,在网格上有任何重要的可再生能源。”

        在20世纪60年代的加州,当代阿布洛峡谷核电站被提出时,很明显它需要一个大的可调度负荷,以灵活地在非高峰时段吸收过剩的生产。核武器可以相当迅速地关闭,但不能在几小时内恢复——需要几天的时间。为了使Diablo峡谷项目可行,赫尔姆斯抽水蓄能水电设施同时建成,以创建电网平衡的可调度负载。

        长话短说,大缓斜坡基荷电厂需要网格存储(或调度负载)每一点不亚于风&太阳能做的。

        但抽水蓄能并非在任何地方都有效。它既需要合理的地形和可用的水资源,也需要合理的接近电网的通道,这些都是挪威所拥有的。

    3. 本Elliston||#12

      另一个地区要观看的是澳大利亚国家电力市场的南澳大利亚地区,这对主要东海岸网格相互关联。昨天,屋顶PV提供约50%的午间负荷和风电量约为60%。剩余10%以互联网出口。这种情况发生在越来越规律。您可以在此处看到绘图:https://opennem.org.au/energy/sa1/

  4. 凯文·迪克森MSME||#8

    任何对电动汽车电池的电网使用感兴趣的人可以谷歌V2G或“车辆到电网”

  5. 布莱恩•贝利||#11

    有趣的文章和融入了一些更好的电力方式。但...

    即使我跑了一个(小)太阳能安装业务,我也不知道可再生能源的部署是否分散了美国的注意力,从真正的挑战中分散了我们的注意力:大大减少了西方的消费,也许也对一些国内电力间歇性感到舒服。

    我对可再生能源是运行可能被称为“国内电力”的大规模产业计划的最佳方式。而且,我很满意的是一些国内电力是人类净积极的,全面停止。

    但我对工业计划本身的规模越来越不舒服,并且努力将西方文化的可满足的电力需求转移到可再生能源的努力来暗示。在我读的大多数文章中,这是在防止气候灾难的横幅下呈现,尽管可再生能源的快速部署有可能让我们继续我们的快乐方式。在我的估计中,我们运行社会的方式避免了大规模的气候灾难(中型气候灾难已经在蛋糕上烘烤并基本上不可避免的中等型气候灾难而有合理的机会。

    要从航空借用类比:可再生能源有可能延长滑行路径并减少冲击力。它们没有潜力能够保持飞机在空中。

    然而,我们必须尽我们所能,你在这里所强调的努力是值得称赞和值得的。正如你在文章中的不同观点所阐明的,现在的气候正在变化,挑战是令人生畏的,避免“失控”气候变化的任务确实是迫在眉睫的任务。事实上,这可能是不可能的。如果是的话,像这样的文章会给天平增加一个积极的砝码,谢谢你。

  6. 德里克。每年的||#13.

    要写一篇关于这个话题的文章而不招致很多反对意见是很难的。马丁,我很感激你提供的关于你调查过的具体案件的信息。我想提供一些评论和链接更普遍的可再生能源。和达纳一样,我也担心错误的信息很常见,并倾向于夸大可再生发电的成本和问题。

    在能源领域,虽然每一个行动都有代价,但大多数不作为也是如此。许多人没有意识到,每隔几个月,以惊人的低价格提供太阳能、风能和储能的大规模合同就会刷新纪录。例如,2019年9月,我读到洛杉矶水电部门(LADWP)和格兰岱尔市水电和大羚羊太阳能签署了一份合同和存储中心的400兆瓦的新一代300 MW / 1200兆瓦的电池存储,价格不到2美分每千瓦时。https://www.utilitydive.com/news/los-angeles-approves-historically-low-cost-solarstorage-project/562681/

    这是我见过的最好的价格,但在美国许多地方,每千瓦时低于3美分的价格已经公布好几年了。这些关于可再生电力和存储的新合同表明,像主流媒体文章往往做的那样,声称可再生能源成本太高,存储不切实际或太贵是不正确的。我同意布莱恩·贝利的观点,即社会不能再继续恣意挥霍了,但大幅增加可再生能源发电和储存是明智且经济上有利的前进道路之一。

  7. 雷切尔·瓦格纳||#14

    2019年秋季的催化剂催化剂,由关注科学家联盟(UCS)的季度出版物,有一篇关于这一主题的一篇优秀文章。标题为“清洁能源+电池储存=游戏更换器”,由Elliott Negin写入,使其成为两个综合的主要国家变更和投资:更新我们的老年电网并将资金倒入R&D以进行网格级能量存储技术。他认为,电网改进需要旨在允许分布式发电,变量(可再生)能源和高级存储技术。UCS正在与行业和政府努力推进这样的计划。这篇文章还没有在线,但您可以通过在此捐赠来获得您的订阅催化剂:https://www.ucsusa.org/

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