图片来源:图片一:Martin Holladay
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随着越来越多的风能和太阳能上线，谁运行电网的人有一个问题：他们是如何弥补太阳风的变动性？
加州计划花费数十亿美元的电池为太阳能和风的电力流动，震动吸收方向的方式平滑地撞到了道路上的颠簸。但他们需要吗？根本没有！
在我的研究中，我发现我们可以通过使用电池来容纳50％的网格，而无需使用电池。
系统灵活，足以容纳太阳能和风力生产的起伏，可以在一分钟左右或甚至二秒的基础上调整数百万家庭和企业的电力。这种方法不需要新的硬件，一些控制软件以及一些消费者参与。
巨大的平衡
目前，电力来自风力采购或阳光导致输送到电网的能量大，小“颠簸”。
例如，在太平洋西北地区的典型周上，电力可以在一小时内通过多个千兆比较增加或减少。这相当于一个能够提供一百万家庭的巨大核电站的产量。
这对该地区的网格运营商来说是一个巨大的挑战。电源的大规模波动需要同样的巨大存储设备，当风吹时可以充电，并且在平静的时期出院。
现在，供应和权力的余额主要通过产生更多的功率而不是存储来完成。
电网运营商借鉴所谓化石燃料发电机或水力发电厂，当可取得平衡储备。这些电厂的上升和下降的响应输出信号从电网平衡的权威。这只是维持可靠的电网需要许多配套服务之一。
现在许多国家都在争先恐后地寻找配套服务的新来源，而联邦政府也寻找诱因：美国联邦能源监管委员会（FERC）的订单745，755和784是由政府机构近期回应创建响应财政奖励资源平衡电网。
电池是解决方案吗?
储存到处都是，但我们必须思考电力。
考虑一个大的办公楼。会有人通知如果风扇功率降低或10或15分钟增加到了10％？这使得在建筑物的居住者的舒适没有要求，但在功率所得到的偏差可以提供电网的需求相当大的部分。建筑物可以被视为因为热惯性的虚拟电池 - 热存储的一种形式。
较长的时间段怎么样？植物池泵（以及灌溉中使用的泵）是佛罗里达州和加利福尼亚州的大量负担 - 在每种国家的一个千兆瓦上 - 这可以在一天的不同时间运行。
通过本地智能 - 以许多设备的每个设备或家用计算机上的芯片的形式 - 佛罗里达州的一百万池的收集可以作为大量电池利用。通过单向通信，每个池都将从电网运营商接收调节信号。基于其自身的要求，池会根据自己的要求改变状态，例如最近的清洁时间以及电网的需求。就像办公楼一样，每个消费者都会放心所需的服务。
当然，游泳池只是一个饥饿但灵活的负载的一个例子。
通断负载，如水泵，冰箱，或热水器需要一种特殊的智慧，使他们能够准确地擦除可再生能源发电产生的变异。随机化是成功的关键：为了避免同步（我们不希望每一个池一次关掉），当地的情报包括特别设计的“硬币翻转”;开启或关闭以一定的概率取决于其自身的环境以及电网的状态每个负载圈。
在对每个负载提供的服务质量保持严格限制的同时，也可以获得对电网的高度可靠的辅助服务。例如，使用智能恒温器，如果需要这个限制，室内温度偏差不会超过一度。冰箱将保持凉爽和可靠，水池将没有藻类。
我们从哪里开始？
我们首先必须尊重目前网格的惊人稳健性。
这是巧妙的控制工程的成果，就像自动控制理论把第一个人类带到月球，使我们的飞机今天如此可靠。我们不能假装我们可以改变电网而不与那些了解电网神秘动力的控制和电力工程师合作。当我们过于积极地试图平衡供需时，就会发生不稳定和停电，正如当我们反应太慢时，也会发生不稳定和停电。
我们肯定会在即将到来的几年里，工程挑战将在很大程度上得到解决 - 这是一个令人兴奋的力量时间！
下一个挑战是参与。
如今，佛罗里达州约750,000名房主用公用事业佛罗里达电力和光线签订了合同，允许公用事业在紧急情况下关闭泳池泵和热水器。我们如何扩展这些合同，以聘用数百万个房主和商业建筑运营商来提供所需的虚拟存储？最近的FERC规则，为平衡网格提供辅助服务的支付是提供激励措施的有价值的第一步。
由于我们不受消费者对任何舒适性的损失，因此可能需要很少的激励：它是提供灵活性，而不是房主的游泳池或冰箱。
一个可持续能源的未来是可能的，而且不贵，我们的电器有一点智能和灵活性。
Sean Meyn是佛罗里达大学的电气计算机工程教授。这一栏是最初发布于The Conversation网站。
11评论
该地区的电网
我住的那个地区的电网比过去要不可靠得多。这导致停电，有时会持续数天。
当基于地下室洪水，食物破坏和污水倾倒到当地小溪时，这些中断导致了广泛的环境损坏。所有损坏的商品最终都在垃圾填埋场。坐在车库和棚屋中闲着的储存量低的气体发生器已成为我附近的常态。
电力公司不再运行可靠的“低科技”网格和想法，他们可以复杂性的大量增加给电网不降低可靠性是很难相信。
可中断负荷
我的可变速度池泵根据节目期间燃烧30和250瓦特。
我的热泵热水器在活跃时燃烧500-600瓦特。
是值得切换的负载吗？
我们会更好地改装过时的池泵和电阻热水器，而不是投资21世纪的通信控制到20世纪50年代的技术电器吗？
商业HVAC负载可能是用于间歇性操作的升波候选，特别是如果以需求管理方案捆绑在一起。
商业负载是，但住宅负载更精细。
它并非所有关于峰值需求和过载传输组件 - 电压和频率稳定性是重要的辅助网格服务，可以在廉价控制聚合负载的廉价控制中进行。但是除了那些服务可以补偿网格感知负载的所有者，否则那里的速度令人叹为出来。
网感知电网负荷reponsive即使在极为分散的住宅总量比旋转备用便宜得多。更广泛的分布，越细微调整网格可以成为，并且更间歇可再生能源友好网格变。云切纸在高-PV附近不影响更广泛的电网稳定性可言，但它可以在利率馈线的那一边创造显著电压扰动远快于老式变电站可以响应。但响应负载像网格感知热水加热器和格栅感知控件其它负载可以平行的那些电压＆频率干扰到低于背景（确实背景可以变得不太“噪声”），即使在本地电路。这是可能的，在子60HZ时间增量切换热水加热元件取消谐波失真，提高功率因素等，并与分布式电池，电容器组，或旋转储量都不会花不了多少钱。
FERC Order 745 which had allowed aggregated demand response participants to be compensated for ancillary grid services in the same marketplaces as other technologies (like fast-ramping reserve generators, etc) was shot down by the D.C. District Court, but has been taken up by the Supreme Court. If this goes to oral arguments before the court it may become one of the wonkiest weirdest cases in decades! I wonder how the regular press will be able to analyze it in any depth.
在澳大利亚，屋顶光伏发电进入电网只能以平均批发价格获得补偿，而不是电网居民将100美元的控制器安装在他们的热水器上，以限制输出到电网的电力量。这是对房主(本来是支付30-35cents /千瓦时加热热水的坦克在当天晚些时候),但却是一个糟糕的方式利用分布式光伏资源,否则会被剃须当地电网负荷峰值功率,和降低输电和配电电网的容量需求。使用热水箱进行本地电网电压和频率控制(即使是开环方式，没有中央控制)的电子设备成本也不会超过这个数字，但对电网和其他纳税人来说价值会高得多。
特斯拉Powerwall.
像Tesla PowerWall锂电池单元一样的新技术的未来呢？每次电池10kW存储10kW，它们可以堆叠？
每个电池的初始成本约为3000美元，但随着它们越来越多的可用，成本将会下降。埃隆·马斯克展示了太阳能光伏电池和备用电池现在可以在家庭中使用。
澳大利亚市场遍布这一点......
PowerWall和其他几个电池在出口光伏和高住所的澳大利亚侦察赔偿方案下变得具有成本效益，但它在大多数市场中并不是经济意义。
http://reneweconomy.com.au/2015/three-out-of-four-new-solar-households-to-add-battery-storage-55046.
在美国的电池组上，仪表的速率Payers侧只对商业速度Payers进行了评估需求费用的财务意义，是在结算期内的最高抽奖时间或半小时的线项，通常超过一半比尔。
锂离子电池的“学习率”为每倍的生产率约为6-9％，这仅为PV的学习率约为1/3。每次生产量双重，锂离子的价格下降6-9％，而每次PV量双倍它均为18-30％（均为20-22％的平均学习曲线。）对此有所关注鉴于世界上绝大多数锂储量的锂opec型卡特尔的可能性在于仅限五个国家 - 中国，阿根廷，澳大利亚，智利和玻利维亚。但这并不意味着在铝电池等竞争技术中不会有突破（在实验室中显示出一些承诺）
如果锂离子是长期游戏，它仍然超过十年或两年，因为在电池添加智能载荷为电压和频率控制的分布式热负荷时，电池仍然是廉价的，但它永远不会真正如此便宜。峰值网格负载支撑的响应。但我们将在纽约的能源视觉监管改革等迅速发展的市场中，看到它如何实时摇晃。
变速泵
柯克提出了一个有趣的问题 - 我们会更好地投资热泵热水器和可变速度池泵，并将需求响应硬件放在其他地方。本质上，对这些需求响应的硬件可能会花费远低于升级。无线控制的开关可以是〜20美元，而1 kW变速驱动器成本更像100美元。并且变速驱动器可能还需要新电机。但节省巨大，大约为75％。//m.etiketa4.com/blogs/dept/musings/your-pool-energy-hog。
变速选项也可以与需求响应一起使用，但此时它开始看起来像低效率的电池而不是理想的无损响应 - 如果您使用它，则必须以更高的速度运行它较短的时间，这效率较低。仍然有一个不错的机会 - 如果你只停止它一个小时，你只需要在一天的剩余时间更快地运行TAD，因此效率损失很小，但与单个相比，有效的需求响应潜力降低了减少速度泵。
因此，我怀疑与泳池泵有最好的事情是通过变速改造它们，然后在其他地方寻找最佳的低悬垂的水果，以进行需求响应。但是我们已经知道了很长一段时间的变速机会，那里还有很多单速泵。因此，如果我们能够弄清楚营销，以使营销发生并无法弄清楚营销来使营销发生营销，因此可能是有意义的。
虽然随着单速泵的变速泵进行需求响应不太有吸引力，但热泵热水器仍然是需求响应的绝佳机会。所以两次机会之间没有冲突。
取决于你的目标是什么。
为了减少总能源消耗，更高效率的设备是重要的，但池泵不太可能是最低可挂的果实。
为了提供电网稳定服务和峰值需求，除非在电网运营商的控制下配备电网感知设备，否则剃除高效池泵是没有用的。与ECM驱动池泵相比，将这些相同的控制应用于更大的负载，可能会提供更好的电网稳定服务。4千瓦的加热元件在热水加热器更容易控制和更大的负荷发挥。
与利用相同热水器中的电阻加热元件相比，在热泵热水器上循环在热泵热水器上的热泵也是相当复杂的。基本上“可调光”的快速切换功率转储是一个更容易处理的网格稳定负载。
随着PV部署的指数率，在日期倾倒以提供稳定负荷的功率倾倒将变得或更重要，而不是峰值剃须。（这已经是夏威夷高光伏社区的问题。）
回复彼得l
powerwall只是一个开始。据摩根士丹利(Morgan Stanley) 2015年5月估计，每千瓦时电价为10.3美分。在澳大利亚和德国，这实际上有能力提供10年的回报。然后在剩下的5年里免费使用(也许更长)。现在想想特斯拉的PowerBox。存储容量至少为100kwh。价格2.5万美元，算一下，每千瓦时比Powerwall便宜42%。因此，每千瓦时的存储成本是5.9美分。现在我们开始认真了。而这仅仅是个开始。 It is plain that residential units at that price will arrive in the next few years and the grid will be hopelessly outclassed by solar and storage. What then? Stay tuned.
顺便说一下，我住在太阳能和存储网格社区。我们不会考虑购买100公斤PV阵列100千瓦时的电机箱，并为所有电气使用完全是太阳能全年，平均为15-24个成年人。经济学和可靠性在那里，但我不认为我可以让我的手放在一个电机箱上大约一年。
维加斯已经这样做了三十年
八十年代初，内华达力量正在拉斯维加斯地区在拉斯维加斯地区这样做。他们在注册能源管理计划的客户的空调上有无线电接收器。他们有权根据协议关闭单位五分钟，三次每小时，在峰值使用期间，以最大限度地减少对网格上的总需求。
许多公用事业都已经去了
改造需求响应热水器是许多公用事业的标准程序，对用户而言比某些空调改造有些不太明显。
我在潮湿的东南部读取了需求响应计划的空调，只能将动力切割成压缩机，而不是鼓风机，最终通过仍然在空气处理器中的水分重新加强房屋，有时在没有冷却的情况下运行一次。这是一种非常糟糕的方式来运行该计划，令人沮丧的继续参与。并非所有AC需求响应计划都是如此辱骂。
安大略省加拿大有
安大略省加拿大拥有PeakSaver计划，他们所做的众多事情之一是在峰值期间（营业时间期间的平日）在峰值期间的A / C使用量减少的计划中的选择，在那里他们能够稍微减少使用作为鼓励人们注册的动机可以获得全房型能源监控（实时）或支持WiFi的互联网可调恒温器。我有整个房子监视器，非常有用。
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