水電如何幫助電網獲得更多風能和太陽能

國際能源機構(International Energy Agency)的白皮書詳細介紹了水力發電如何幫助緩解全球風能和太陽能對電網資源組合的影響。Argonne的Audun Botterud提供了他作為合著者的專業知識。

隨著世界增加風力渦輪機和太陽能電池板的領域來產生更多的清潔能源，電網運營商正在尋找方法來消除可再生能源帶來的變化。在尋求提高靈活性的同時，國際能源署(IEA)發出了類似的提醒：不要忘記水力發電。

水電是當今最大的可再生電力來源之一，可以幫助平衡風能和太陽能發電場波動的輸出。為了解釋這種潛力，IEA最近發布了一系列關于水電服務價值評估的白皮書，概述了其在不斷發展的能源系統中的潛在作用。該論文組建了一個由國際專家組成的團隊，其中包括能源部(DOE)阿貢國家實驗室的能源系統工程師Audun Botterud。

他說：“在試圖更好地理解這些不斷發展的電力系統和市場時，我們研究了在向更清潔的電力供應過渡中可以發揮什么作用。”

對于電網運營商來說，充分利用風能和太陽能可能是一個挑戰，因為他們必須考慮到何時太陽不發光且風向低。這種靈活性范圍從毫秒到幾年。

Botterud說：“很難預測在任何給定的時間點將從這些資源中獲得多少收益。” Botterud分析了過去15年中可再生能源在電力系統和電力市場中的整合情況。“這導致需要可以補償的靈活資源。”

水力發電設施以水的形式存儲能量，該能量被保存在水庫中，然后釋放給旋轉渦輪機。Botterud說，由于水力發電蘊藏著大量易于控制的能源，因此可以很好地補充可變的可再生能源。

不同國家目前對這種靈活性的需求各不相同。例如，在巴西，印度和中國，風能和太陽能尚未對整個電網產生重大影響，水力發電可以幫助平衡電力系統的短期變化。丹麥，愛爾蘭和南澳大利亞州的需求更為迫切，因為能源系統越來越依賴于天氣多，在這些地區也需要長期的靈活性。在這些情況下，水力發電可能特別有價值。

博特魯德說：“水壩可以按季節儲存能量。” “將其與只能存儲幾個小時的電池進行比較。系統中需要兩種類型的存儲。”

為了獲得這種可預測的，強大的清潔能源容量，未來幾年中一些地方將需要建設更多的水電容量。在其他地方，現有的水力資源可能需要升級的設備，增加的維護，更密集的監控以及額外的傳輸能力，以將電力傳輸到需要的地方。電力市場也將需要改變。