Улучшение структуры рынка хранения энергии

8 июня 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Школы инженерии и прикладных наук Колумбийского университета

Хранение энергии играет решающую роль в нашем переходе к более чистым и устойчивым источникам энергии. Это позволяет нам хранить избыточную энергию, когда она доступна, из возобновляемых источников, таких как ветер и солнечная энергия, и использовать ее, когда спрос высок или предложение ограничено. Это помогает стабилизировать энергосистему, снижает зависимость от ископаемого топлива и смягчает воздействие нестабильных 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 на рынках электроэнергии, где покупают и продают электроэнергию, чтобы максимизировать свою прибыль. Однако для потребителей важно обеспечить, чтобы мотивы компаний, ориентированные на получение прибыли, также соответствовали более широкой цели повышения устойчивости и улучшения жизни во всем мире. Это означает поиск баланса между сокращением выбросов углекислого газа и сохранением доступности электроэнергии для потребителей. Крайне важно согласовать потребности потребителей электроэнергии с возможностями энергосистемы, одновременно продвигая более «зеленое» будущее.

Рынки электроэнергии тесно 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 выгоду для общества.

Новое исследование, проведенное Columbia Engineering и опубликованное в журнале Joule, изучает, как различные способы участия на этих рынках влияют на общие преимущества хранения энергии для общества. Исследователи использовали агентную компьютерную структуру — модель, которая имитирует индивидуальное поведение внутри сложных систем — для моделирования сценариев с возобновляемыми источниками энергии и емкостью хранения, а также рыночными вариантами.

«Нашей главной инновацией было моделирование взаимодействия участников рынка между хранилищем и рынком», — сказал ведущий автор исследования Болун Сюй, доцент кафедры геологии и экологической инженерии. «Мы обнаружили, что нам нужно не только больше возобновляемых источников энергии и более совершенные технологии хранения, но и то, что рыночный дизайн, позволяющий наилучшим образом интегрировать хранение 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 искусственного интеллекта».

В исследовании сравнивались различные методы хранения энергии для участия в рынке и были выявлены компромиссы между повышением доступности энергии для потребителей и сокращением выбросов углекислого газа. Исследователи обнаружили, что участие в рынках «на сутки вперед», где электроэнергия продается за день до того, как она понадобится, более эффективно снижает выбросы углекислого газа. С другой стороны, участие в рынках реального времени, где электроэнергия продается в режиме реального времени, более эффективно снижает затраты.