Хранение энергии играет решающую роль в переходе на более чистые и устойчивые источники энергии. Это позволяет хранить избыточную энергию, когда она доступна, из возобновляемых источников, таких как ветер и солнце, и использовать ее, когда спрос высок или предложение ограничено. Это помогает стабилизировать энергосистему, снижает зависимость от ископаемых видов топлива и смягчает воздействие прерывистых источников энергии.
Во многих частях США, таких как Нью-Йорк, Калифорния и Техас, частные компании несут ответственность за владение и эксплуатацию систем хранения энергии. Эти предприятия участвуют в рынках электроэнергии, где они покупают и продают электроэнергию, чтобы максимизировать свою прибыль. Тем не менее, для потребителей важно убедиться, что мотивы компаний, ориентированные на получение прибыли, также совпадают с более широкой целью повышения устойчивости и улучшения жизни во всем мире. Это означает поиск баланса между сокращением выбросов углекислого газа и сохранением стоимости электроэнергии доступной для потребителей. Крайне важно согласовать потребности потребителей электроэнергии с возможностями энергосистемы, способствуя более экологичному будущему.
Рынки электроэнергии неразрывно связаны с физическими энергосистемами, что отличает их от других рынков. Чтобы обеспечить бесперебойную и эффективную работу рынка, используются специализированные модели для очистки участвующих ресурсов. Эти модели учитывают физические характеристики ресурсов, такие как их генерирующая мощность и доступность. Целью проектирования рынка электроэнергии является создание и обновление этих моделей таким образом, чтобы максимизировать общую пользу для общества.
Содержание статьи
Новая модель взаимодействия участников рынка
Новое исследование под руководством Columbia Engineering, опубликованное в журнале Joule, изучает, как различные способы участия в этих рынках влияют на общие преимущества энергии. хранилище для общества. Исследователи использовали компьютерную структуру на основе агентов — модель, имитирующую поведение отдельных людей в сложных системах, — для моделирования сценариев с возобновляемой емкостью и емкостью хранения, а также рыночными вариантами.
«Нашей главной инновацией было моделирование взаимодействия рыночного участия между хранилищем и рынком, – – сказал ведущий автор исследования Болун Сюй, доцент кафедры геолого-экологической инженерии. «Мы обнаружили, что нам нужно не только больше возобновляемых источников энергии и более совершенные технологии хранения, но и то, что дизайн рынка, обеспечивающий наилучшую интеграцию накопления энергии для снижения затрат и выбросов для будущих энергетических систем, также имеет решающее значение. Для этого нам нужны новые вычислительные методы и, в будущее, анализ с помощью ИИ».
Тонкий баланс между экономикой и сокращением выбросов
Исследование сравнило различные методы хранения энергии для участия в рынке и выявило компромиссы между повышением доступности энергии для потребителей и сокращением выбросов углерода. Исследователи обнаружили, что участие в рынках на сутки вперед, где электроэнергия продается за день до того, как она понадобится, более эффективно снижает выбросы углерода. С другой стороны, участие в рынках в режиме реального времени, где электроэнергия торгуется в режиме реального времени, более эффективно снижает затраты.
«Наше исследование показывает, как структура рынка может существенно повлиять на роль накопления энергии как в экономике электроэнергии, так и на пути к декарбонизации, начиная с ранней и заканчивая более глубокой стадией декарбонизации», — сказал Сюй. «Предложенная нами структура с открытым исходным кодом предоставляет исследователям и политикам ценный инструмент для оценки новых технологий и политических стимулов».
Дальнейшие шаги
В настоящее время команда Сюя сотрудничает с национальными лабораториями и Калифорнийской организацией ISO, некоммерческой организацией, которая управляет электросетью и рынком электроэнергии Калифорнии. Они работают с проектами, основанными Министерством энергетики США и Национальными научными фондами, для изучения новых рыночных моделей и интеграции ИИ для анализа и поддержки операций по хранению энергии.
«Понятно, — добавил Сюй, — что развертывание возобновляемых ресурсов и ресурсов хранения должно сопровождаться соответствующей структурой рынка электроэнергии и политическими стимулами, чтобы сбалансировать экономику и сокращение выбросов. В Калифорнии самая высокая емкость хранения в мире, и мы рады чтобы развернуть там наши решения».
Исследование называется «Роль дизайна рынка электроэнергии для хранения энергии в рентабельной декарбонизации».
