Кредит мощности

Кредит мощности ( CC , а также значение мощности ^{[ 1 ]} или понижающий коэффициент ^{[ 2 ]}) — это доля установленной мощности электростанции , на которую можно положиться в данный момент времени (обычно во время нагрузки на систему), ^{[ 3 ]} часто выражается в процентах от паспортной мощности . Обычная ( диспетчерская ) электростанция обычно может обеспечивать электроэнергию на полной мощности, если она имеет достаточное количество топлива и находится в рабочем состоянии. ^{[ 1 ]} поэтому кредит мощности такой станции близок к 100%; для некоторых определений кредита мощности (см. ниже) это ровно 100%. ^{[ 4 ]}^{[ нужен лучший источник ]} Выходная мощность установки переменной возобновляемой энергии (ПВИЭ) зависит от состояния неконтролируемого природного ресурса (обычно солнца или ветра), поэтому механически и электрически надежная установка ПВИЭ может оказаться не в состоянии вырабатывать номинальную мощность (ни в паспортной табличке или на уровне коэффициента мощности ), когда это необходимо, ^{[ 1 ]} поэтому его CC намного ниже 100%. Кредит мощности полезен для приблизительной оценки гарантированной мощности, которую может надежно обеспечить система с погодозависимой генерацией. ^{[ 5 ]} Например, с низкой, но реалистичной (ср. Энсслин и др. ^{[ 6 ]}) кредит мощности ветровой энергии в размере 5%, 20 гигаватт к системе необходимо добавить ветроэнергетику мощностью (ГВт), чтобы навсегда вывести из эксплуатации электростанцию, работающую на ископаемом топливе мощностью 1 ГВт, сохраняя при этом надежность электросети на том же уровне.

Определения

Существует несколько схожих определений кредита мощности: ^{[ 1 ]}^{[ 7 ]}

эффективная несущая способность ( ELCC ) определяет значение мощности как дополнительную нагрузку, которая может быть добавлена к системе после добавления установки без ухудшения выбранного показателя надежности (обычно потери вероятности нагрузки ). ^{[ 7 ]} В отличие от безразмерной СС, ELCC выражается в единицах мощности ( мегаваттах ). Регулирующие органы Калифорнии в своих достаточности ресурсов расчетах используют другой термин — квалификационную мощность ( QC ). Для управляемой установки контроль качества оценивается самостоятельно и может достигать максимальной мощности агрегата. ^{[ 8 ]} Для ветровой и солнечной энергии контроль качества основан на моделировании ELCC; ^{[ 9 ]} для когенерации , энергии биомассы , гидроэнергетики и геотермальной энергии используется история производства. ^{[ 10 ]} Чистая квалификационная мощность ( NQC ) аналогична QC, за исключением того, что она учитывает подключение генератора к сети для крупных электростанций. $NQC=QC$ ; ^{[ 11 ]} Метрики ELCC были представлены Гарвером в 1966 году. ^{[ 12 ]}^{[ 7 ]}
эквивалентная традиционная мощность ( ECC ) сравнивает дополнительную мощность новой электростанции с мощностью традиционной электростанции. ^{[ 7 ]} и непосредственно представляет собой объем традиционных генерирующих мощностей, которые могут быть заменены электростанцией ПВИЭ при сохранении значения индекса риска. Подобный показатель, сравнивающий вклад завода с вкладом идеального завода, всегда доступного на полную мощность, называется эквивалентной гарантированной мощностью или EFC ; ^{[ 13 ]}
наихудшего случая процентиль доступности в период пиковой нагрузки определяет значение мощности путем расчета мощности в выбранном процентиле (скажем, 5-м наименьшим) распределения электроэнергии во время пиковой нагрузки.

Ценности

Кредит мощности может быть намного ниже, чем коэффициент мощности (CF): в маловероятном сценарии, если наиболее рискованное время для энергосистемы наступает после захода солнца, кредит мощности для солнечной энергии без сопряженного накопителя энергии равен нулю независимо от его CF. ^{[ 3 ]} (в соответствии с этим сценарием все существующие традиционные электростанции должны быть сохранены после добавления солнечной установки). В более общем смысле, CC является низким, когда время суток (или сезонов) пиковой нагрузки плохо коррелирует со временем высокого производства энергии. ^{[ 14 ]} Энслин и др. ^{[ 6 ]} сообщают о значениях CC ветра в диапазоне от 40% до 5%, причем значения падают с увеличением проникновения энергии ветра .

При очень низком проникновении (несколько процентов), когда вероятность того, что система фактически будет вынуждена полагаться на ПВИЭ в часы пик, незначительна, CC станции ПВИЭ близок к ее коэффициенту мощности. ^{[ 6 ]} Для высоких проникновений, поскольку погода имеет тенденцию воздействовать на все растения одного типа одновременно и одинаковым образом - и вероятность системного стресса в условиях слабого ветра увеличивается, ^{[ 15 ]} кредит мощности электростанции ПВИЭ уменьшается. Большее географическое разнообразие установок ПВИЭ повышает ценность кредитной мощности при условии, что сеть может нести всю необходимую нагрузку. ^{[ 6 ]} Увеличение проникновения одного ресурса ПВИЭ также может привести к увеличению CC для другого, например, в Калифорнии увеличение солнечной мощности с низким приростом CC, который, как ожидается, составит 8% в 2023 году и снизится до 6% к 2026 году. ^{[ 16 ]} помогает перенести пиковый спрос из других источников на вечер, ^{[ 17 ]} когда ветер сильнее, ожидается, что CC ветроэнергетики увеличится с 14% до 22% за тот же период. ^{[ 16 ]} Исследование ELCC, проведенное калифорнийскими коммунальными предприятиями в 2020 году, рекомендует еще более пессимистичные значения для фотоэлектрических систем: к 2030 году ELCC солнечной энергии станет «почти нулевым». ^{[ 18 ]} Приказы Комиссии по коммунальным предприятиям Калифорнии от 2021 и 2023 годов намерены добавить к 2035 году дополнительные генерирующие мощности из возобновляемых источников с NQC 15,5 ГВт и паспортной мощностью 85 ГВт. ^{[ 19 ]} подразумевая, что запланированный NQC для возобновляемых источников энергии (сочетание солнечной и ветровой энергии) в сочетании с геотермальной энергией , батареями, долгосрочным хранением и реагированием на спрос составит 15,5/85 = 18%.

В некоторых районах пиковый спрос обусловлен кондиционированием воздуха и приходится на летние дни и вечера. ^{[ 14 ]} в то время как ветер сильнее всего ночью, а морской ветер сильнее всего зимой. ^{[ 20 ]} Это приводит к относительно низкому значению CC для таких потенциальных мест ветроэнергетики: например, в Техасе прогнозируемое среднее значение для берегового ветра составляет 13%, а для морского ветра — 7%. ^{[ 21 ]}

В Великобритании вклад солнечной энергии в адекватность системы невелик и в первую очередь обусловлен сценариями, когда использование солнечной энергии позволяет поддерживать аккумуляторную батарею полностью заряженной до позднего вечера. ^{[ 22 ]} В 2019 году National Grid ESO предложило запланировать следующее снижение рейтинга на основе EFC: ^{[ 23 ]}

Индикативные факторы снижения рейтинга в Великобритании
Год	Береговой ветер	Морской ветер	Солнечная фотоэлектрическая система
2020/2021	9.0%	14.7%	1.2%
2022/2023	8.4%	12.9%	1.2%
2023/2024	8.2%	12.1%	1.2%

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Дент, Кин и Бялек, 2010 .
^ «Достаточность ресурсов в 2030-е годы» .
^ Перейти обратно: ^а ^б Йоргенсон и др. 2021 , с. 1.
^ Бренд, Стамбули и Зейли, 2012 .
^ Йоргенсон и др. 2021 , стр. 1–2.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Энсслин и др. 2008 , с. 3.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Сёдер 2015 , с. 2209.
^ CPUC 2020 , с. 12.
^ CPUC 2020 , стр. 13–14.
^ CPUC 2020 , стр. 15–16.
^ CPUC 2020 , с. 7.
^ Гарвер 1966 .
^ Национальная сеть 2019 , с. 4.
^ Перейти обратно: ^а ^б Йоргенсон и др. 2021 , с. 6.
^ Национальная сеть 2019 , с. 16.
^ Перейти обратно: ^а ^б ЦППК 2021 , с. 9.
^ CPUC 2021 , с. 10.
^ Карден, Кевин; Красный Домбровский, Алексей; Винклер, Чейз (2020). «Совместное исследование IOU ELCC 2020 года, отчет 1» . Проверено 10 сентября 2022 г.
^ CPUC (23 февраля 2023 г.). «CPUC дополняет исторические цели по закупкам экологически чистой энергии для обеспечения надежности электроснабжения» . cpuc.ca.gov . Комиссия по коммунальным предприятиям Калифорнии . Проверено 12 апреля 2023 г.
^ Йоргенсон и др. 2021 , с. 7.
^ Йоргенсон и др. 2021 , с. 21.
^ Национальная сеть 2019 , с. 6.
^ Национальная сеть 2019 , с. 3.

Источники

Йоргенсон, Дженни; Авара, Сара; Стивен, Горд; Май, Триё (2021). «Сравнение расчетов кредитной мощности для ветроэнергетики: пример из Техаса (NREL/TP-5C00-80486)» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . Голден, Колорадо.
Дент, CJ; Кин, А; Бялек, JW (июль 2010 г.), «Упрощенные методы расчета мощности возобновляемой генерации: критический обзор» (PDF) , Общее собрание IEEE PES , IEEE, стр. 1–8, doi : 10.1109/PES.2010.5589606 , hdl : 10197 /3209 , ISBN 978-1-4244-6549-1 , S2CID 28954479
Бранд, Бернхард; Стамбули, Амин Буген; Зейли, Дрисс (август 2012 г.). «Значение диспетчеризации станций CSP в электроэнергетических системах Марокко и Алжира» (PDF) . Энергетическая политика . 47 : 321–331. дои : 10.1016/j.enpol.2012.04.073 . ISSN 0301-4215 .
Энслин, Корнел; Миллиган, Майкл; Холттинен, Ханнеле; О'Мэлли, Марк; Кин, Эндрю (июль 2008 г.), «Современные методы расчета кредитной мощности ветровой энергии, сотрудничество с МЭА» (PDF) , 2008 г., Общее собрание Общества энергетики и энергетики IEEE - преобразование и доставка электрической энергии в 21 веке , IEEE, стр. 1–3, doi : 10.1109/PES.2008.4596006 , hdl : 10197/3213 , ISBN 978-1-4244-1905-0 , S2CID 4650836
Национальная сеть, ESO (25 февраля 2019 г.). «Методология коэффициента снижения рейтинга для участия возобновляемых источников энергии на рынке мощности: резюме ответов на консультации» (PDF) .
«Методическое руководство по определению квалификационного потенциала на 2020 год» (PDF) . cpuc.ca.gov . Комиссия по коммунальным предприятиям Калифорнии . Ноябрь 2020.
Кевин Карден; Алексей Красный Домбровский; Арне Олсон; Аарон Бердик; Луи Линден (31 августа 2021 г.). «Пошаговое исследование ELCC для закупок среднесрочной надежности» (PDF) . www.cpuc.ca.gov . Комиссия по коммунальным предприятиям Калифорнии .
Волак, Фрэнк А. (июль 2021 г.), Долгосрочная достаточность ресурсов на оптовых рынках электроэнергии со значительным прерывистым использованием возобновляемых источников энергии (PDF) , Национальное бюро экономических исследований, doi : 10.3386/w29033
Миллиган, Майкл; Портер, Кевин (июнь 2008 г.). «Определение мощности ветра: обновленный обзор методов и реализации» (PDF) . nrel.gov . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . Проверено 11 апреля 2023 г.
Гарвер, Л. (август 1966 г.). «Эффективная несущая способность энергоблоков». Транзакции IEEE по силовому оборудованию и системам . ПАС-85 (8): 910–919. дои : 10.1109/TPAS.1966.291652 . ISSN 0018-9510 .
Седер, Леннарт (2015). «Контроль нагрузки и управление системами тепловой, гидроэнергетики и ветра» . Справочник по экологически чистым энергетическим системам . Том. 4. John Wiley & Sons, Ltd., стр. 2201–2212. дои : 10.1002/9781118991978.hces094 . ISBN 9781118991978 .

[FOOTNOTEDentKeaneBialek2010-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Дент, Кин и Бялек, 2010 .

[2] «Достаточность ресурсов в 2030-е годы» .

[FOOTNOTEJorgensonAwaraStephenMai20211-3] Перейти обратно: ^а ^б Йоргенсон и др. 2021 , с. 1.

[FOOTNOTEBrandStambouliZejli2012-4] Бренд, Стамбули и Зейли, 2012 .

[FOOTNOTEJorgensonAwaraStephenMai20211–2-5] Йоргенсон и др. 2021 , стр. 1–2.

[FOOTNOTEEnsslinMilliganHolttinenO'Malley20083-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Энсслин и др. 2008 , с. 3.

[FOOTNOTESöder20152209-7] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Сёдер 2015 , с. 2209.

[FOOTNOTECPUC202012-8] CPUC 2020 , с. 12.

[FOOTNOTECPUC202013–14-9] CPUC 2020 , стр. 13–14.

[FOOTNOTECPUC202015–16-10] CPUC 2020 , стр. 15–16.

[FOOTNOTECPUC20207-11] CPUC 2020 , с. 7.

[FOOTNOTEGarver1966-12] Гарвер 1966 .

[FOOTNOTENational_Grid20194-13] Национальная сеть 2019 , с. 4.

[FOOTNOTEJorgensonAwaraStephenMai20216-14] Перейти обратно: ^а ^б Йоргенсон и др. 2021 , с. 6.

[FOOTNOTENational_Grid201916-15] Национальная сеть 2019 , с. 16.

[FOOTNOTECPUC20219-16] Перейти обратно: ^а ^б ЦППК 2021 , с. 9.

[FOOTNOTECPUC202110-17] CPUC 2021 , с. 10.

[18] Карден, Кевин; Красный Домбровский, Алексей; Винклер, Чейз (2020). «Совместное исследование IOU ELCC 2020 года, отчет 1» . Проверено 10 сентября 2022 г.

[CPUCorder-19] CPUC (23 февраля 2023 г.). «CPUC дополняет исторические цели по закупкам экологически чистой энергии для обеспечения надежности электроснабжения» . cpuc.ca.gov . Комиссия по коммунальным предприятиям Калифорнии . Проверено 12 апреля 2023 г.

[FOOTNOTEJorgensonAwaraStephenMai20217-20] Йоргенсон и др. 2021 , с. 7.

[FOOTNOTEJorgensonAwaraStephenMai202121-21] Йоргенсон и др. 2021 , с. 21.

[FOOTNOTENational_Grid20196-22] Национальная сеть 2019 , с. 6.

[FOOTNOTENational_Grid20193-23] Национальная сеть 2019 , с. 3.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]