米国の電力システムは、化石燃料から再生可能エネルギーへの移行に伴い、根本的な変化を遂げています。2000 年代の最初の 10 年間は天然ガス発電の大幅な成長が見られ、2010 年代は風力と太陽光の 10 年間でしたが、初期の兆候は、2020 年代のイノベーションが「ハイブリッド」発電所のブームである可能性があることを示唆しています。
典型的なハイブリッド発電所は、同じ場所で発電と蓄電池を組み合わせます。これは、多くの場合、大規模なバッテリーと組み合わせた太陽光発電所または風力発電所を意味します。ソーラー パネルと蓄電池を連携させることで、日中の太陽エネルギーがピークに達したときに再生可能電力を生成し、日没後に必要に応じて放出することができます。
開発パイプラインの電力および貯蔵プロジェクトを見ると、ハイブリッド電力の未来が垣間見えます。
私たちのチームローレンス・バークレー国立研究所で、1,400ギガワット提案された発電および貯蔵プロジェクトの 40% が送電網に接続するために適用されました。これは、米国の既存のすべての発電所を合わせた数よりも多くなっています。現在、最大のグループはソーラー プロジェクトであり、これらのプロジェクトの 3 分の 1 以上が、ハイブリッド ソーラーとバッテリー ストレージを含んでいます。
これらの未来の発電所は多くの利点を提供しますが、質問をする配電網の最適な運用方法について。
ハイブリッドが人気の理由
風力発電と太陽光発電が成長するにつれ、送電網に大きな影響を与え始めています。
太陽光発電はすでに25%を超えるカリフォルニア州の年間発電量の 1 つであり、テキサス州、フロリダ州、ジョージア州などの他の州でも急速に普及しています。ダコタ州からテキサス州までの「風ベルト」州では、風力タービンの大規模な展開、アイオワ州は現在、その電力の大部分を風から得ています。
このように再生可能電力の割合が高いことから、1 つの疑問が生じます。1 日を通して大量の、しかしさまざまな量の電力を生成する再生可能エネルギー源を統合するにはどうすればよいでしょうか。
そこでストレージの出番です。リチウムイオン電池の価格は急落近年、電気自動車市場向けに生産が拡大しているためです。将来への不安もありながらサプライチェーンの課題、バッテリーのデザインも進化しそうです。
ソーラーとバッテリーを組み合わせることで、ハイブリッド プラントのオペレーターは、夏の午後やエアコンの稼働率が高い夜間など、需要が最も高い時間帯に電力を供給することができます。また、バッテリーは、風力発電や太陽光発電の生産を円滑にし、他の方法では削減される余剰電力を蓄え、送電網の混雑を緩和するのにも役立ちます。
ハイブリッドがプロジェクト パイプラインを支配する
2020 年末の時点で、米国では 73 の太陽光発電プロジェクトと 16 の風力発電ハイブリッド プロジェクトが稼働しており、発電量は 2.5 ギガワット、貯蔵量は 0.45 ギガワットに達しています。
今日、ソーラーとハイブリッドが開発パイプラインを支配しています。2021 年末までに、提案された675ギガワットのソーラープラントはグリッド接続の承認を申請しており、その 3 分の 1 以上がストレージとペアになっています。別の 247 ギガワットの風力発電所が並んでおり、19 ギガワット、つまりそれらの約 8% がハイブリッドです。
もちろん、接続を申請することは、発電所を開発するための 1 つのステップにすぎません。デベロッパーは、土地とコミュニティの契約、販売契約、資金調達、許可も必要とします。2010 年から 2016 年の間に提案された新しいプラントの 4 つに 1 つだけが商業運転に成功しました。しかし、ハイブリッド植物への関心の深さは、力強い成長の前兆です。
カリフォルニアのような市場では、バッテリーは基本的に新しいソーラー開発者にとって必須です。ソーラーが多くの場合、権力の過半数昼間の市場では、建物を増やしてもほとんど価値がありません。現在、カリフォルニア キューで提案されている大規模な太陽光発電容量の 95% には、バッテリーが付属しています。
ハイブリッドに関する 5 つの教訓と将来への疑問
再生可能ハイブリッドの成長の機会は明らかに大きいですが、いくつかの疑問が生じます。私達のグループバークレー研究所で研究されています。
ここに私たちのいくつかがありますトップ調査結果:
投資は多くの地域で報われます。太陽光発電所にバッテリーを追加すると価格が上昇する一方で、電力の価値も上昇することがわかりました。発電と貯蔵を同じ場所に置くことで、税額控除、建設費の節約、運用の柔軟性などのメリットを得ることができます。近年の収益の可能性を見て、連邦税額控除の助けを借りて、付加価値はより高い価格を正当化するように見えます.
コロケーションはトレードオフも意味します。風力発電と太陽光発電は、風力発電と太陽光発電の資源が最も強力な場所で最も効果を発揮しますが、蓄電池は、混雑の緩和など、送電網に最大のメリットをもたらすことができる場所で最大の価値を提供します。つまり、最高値で最適な場所を決定する際にはトレードオフがあります。バッテリーがソーラーと同じ場所にある場合にのみ獲得できる連邦税額控除は、場合によっては次善の決定を助長する可能性があります.
最適な組み合わせはありません。ハイブリッド プラントの価値は、一部は機器の構成によって決まります。たとえば、太陽光発電機と比較したバッテリーのサイズによって、発電所が夕方まで電力を供給できる時間が決まります。しかし、夜間電力の価値は、年間を通じて変化する地域の市場状況によって異なります。
電力市場のルールは進化する必要があります。ハイブリッドは、ソーラーとストレージが個別に入札して、単一のユニットとして、または個別のエンティティとして電力市場に参加できます。ハイブリッドは、電力の売り手または買い手、またはその両方になることもできます。それは複雑になる可能性があります。ハイブリッドの市場参加ルールはまだ進化しており、発電所のオペレーターはサービスの販売方法を試す必要があります。
小さなハイブリッドは新しい機会を生み出します:ハイブリッド発電所は、家庭や企業の太陽光発電や蓄電池のように小規模な場合もあります。そのようなハワイではハイブリッドが標準になっています太陽光発電がグリッドを飽和させるためです。カリフォルニア州では、山火事を防ぐために電力を遮断する必要がある顧客が、ソーラー システムにストレージを追加するケースが増えています。これらは「メーターの後ろ」のハイブリッドそれらがどのように評価されるべきか、またグリッド運用にどのように貢献できるかについて疑問を投げかけます。
ハイブリッドは始まったばかりですが、さらに多くのものが進行中です。技術、市場設計、および規制について、グリッドとグリッドの価格設定が確実に進化するようにするには、さらなる調査が必要です。
疑問は残りますが、ハイブリッドが発電所を再定義していることは明らかです。そして、彼らはその過程で米国の電力システムを作り直すかもしれません。
投稿時間: 2022 年 6 月 23 日