100%的可再生電網可及,但需要政府資助

100%的可再生電網可及,但需要政府資助
通過正確的混合,電網可以完全可再生,與化石燃料具有相同的成本和可靠性。 如果/維基共享資源

致全國新聞俱樂部的演講總理馬爾科姆·特恩布爾(Malcolm Turnbull)宣布,澳大利亞電力系統的關鍵要求是價格合理,可靠且能夠幫助實現國家減排目標。 他還強調,實現這些目標的努力應該是“技術不可知的”,也就是說,無論是基於化石燃料,可再生能源還是其他技術,都應根據實際情況選擇最佳解決方案。

實際上,現代風能,太陽能光伏發電(PV)和海上抽水蓄能(PHES)可以在沒有英雄假設的情況下滿足這些要求,其成本與化石燃料發電站相當。

特恩布爾及其政府也正確地確定了能量存儲是支持高系統可靠性的關鍵。 風能和太陽能是間歇性的發電源,雖然我們在數秒到數週的時間尺度上預測風和日照的情況越來越好,但仍然需要存儲以便在風和光的高穿透率的供需之間取得適當的平衡。

一旦電力生產的可變可再生能源成分超過50%,儲存就變得重要。 澳大利亞目前有關 18%的電力來自可再生能源 - 雪山和塔斯馬尼亞的水電,風能和不斷增加的屋頂光伏裝置數量。

與此同時,在南澳大利亞,可再生能源已經達到50%左右 - 主要是風能和光伏發電 - 因此該州現在有一個潛在的經濟機會,可以為電網增加儲能。

推送存儲

為了幫助實現這一潛力,在南澳大利亞州和其他地方,清潔能源金融公司(CEFC)和澳大利亞可再生能源機構(ARENA) 將花費20百萬美元的公共資金 在提供靈活的能力和大規模儲能項目方面具有商業可行性,包括抽水電和電池。

PHES構成 97%的全球電力儲存量。 特斯拉Powerwall等家用蓄電池的零售市場正在增長,但大型蓄電池仍比PHES昂貴得多。 “越野”抽水電站在澳大利亞和許多其他國家有著光明的未來,因為有 很多合適的網站.


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風能和光伏發電在新的低排放發電方面是壓倒性的贏家,因為它們的成本低於替代品。 實際上,光伏和風能是2015和XNUMX安裝的世界新一代發電容量的一半 幾乎所有新一代產能都安裝在澳大利亞.

最近,我們模擬了國家電力市場(NEM)的100%可再生能源情景。 在這種情況下,風能和光伏發電提供90%的年度電力,現有的水電和生物能源提供了平衡。 在我們的建模中,我們通過僅包括已經以大於100千兆瓦的數量部署的技術(即風,PV和PHES)來避免關於未來技術開發的英雄假設。

這些技術可以獲得可靠的最新定價,而且我們的成本估算比使用技術部署和成本降低預測的模型更加強大,這些模型與當今的實際情況大不相同。

在我們的建模中,我們使用2006-10年中每小時的風,太陽和需求的歷史數據。 通過網絡非常廣泛地分配PV和風,通過利用不同的天氣系統減少了供應短缺。 通過增加足夠的PHES,高壓輸電能力以及過剩的風能和光伏發電容量來維持供需之間的能源平衡。

不是一份昂貴的工作

我們工作的主要成果是,每小時而不是每年平衡可再生能源供應與需求之間的額外成本是適度的:每兆瓦時(兆赫時)的25-30。 重要的是,這個成本是一個上限,因為我們沒有考慮使用 需求管理 或電池,以更好地平滑供需。

更重要的是,這一估計成本的很大一部分與連續幾天的陰天和無風天氣有關,這些天氣每隔幾年就會發生一次。 我們可以通過合同減載,偶爾使用傳統煤炭和天然氣發電機為PHES油箱充電,以及管理電動汽車電池的充電時間來進一步減少。

使用澳大利亞普遍採用的2016價格,我們估計100%可再生能源未來的能源平準化成本(包括每小時平衡成本)為每兆瓦時93。 風能和光伏發電的成本繼續迅速下降,因此在2020之後,這個價格很可能接近每兆瓦時的75。

至關重要的是,這與澳大利亞一個新的超臨界黑煤電站的相應估計數字相當,該電站已被放置在 每兆瓦時$ 80.

同時,圍繞風能,光伏和PHES以及現有水電開發的系統可提供與當今網絡相同的可靠性。 PHES還可以提供許多能夠實現可靠能源系統的服務:出色的慣性能量,旋轉備用,快速啟動,黑啟動能力,電壓調節和頻率控制。

老齡化系統

澳大利亞的化石燃料船隊正在老化。 一個很好的例子是 正在關閉49年前的Hazelwood褐煤發電站 在維多利亞的拉特羅布山谷。 一個 ACIL Allen向澳大利亞政府報告 列出了每個發電站的技術壽命,並顯示澳大利亞三分之二的化石燃料發電能力將在未來二十年內達到其技術壽命的終點。

替換這些工廠的實際選擇是化石燃料(煤和天然氣)或現有的大規模可再生能源(風能和光伏)。 可再生能源已經具有經濟競爭力,而且2030顯然會更便宜。

與能源有關的溫室氣體排放量約佔澳大利亞總排放量的84%。 城市地區的發電,陸地運輸和供暖佔總排放量的55%。 將這三種能量函數轉換為可再生能源比能量系統的其他組件更容易。

運輸和城市供暖可以分別通過部署電動汽車和熱泵來實現。 電熱泵是 已經為太空和水加熱市場的天然氣提供了強有力的競爭。 重要的是,這些裝置在車輛中具有電池形式的大規模存儲,並且 熱慣性 在水和建築物。 這些技術變革的良好整合採用將有助於進一步降低電價。

因此,風能,光伏和PHES共同提供可靠性和經濟性,以匹配當前的電力系統。 此外,它們還能以低成本大幅削減排放量,遠遠超出澳大利亞的排放量 現有的氣候目標.談話

關於作者

Andrew Blakers,工程學教授, 澳大利亞國立大學; 陸斌,博士候選人, 澳大利亞國立大學和馬修股票,澳大利亞國立大學工程與計算機科學學院研究員, 澳大利亞國立大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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